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DNA錯(cuò)配修復(fù)基因的遺傳變異/突變與腫瘤治療反應(yīng)

2024-01-22 01:15:29湯紹梅余紅平魏慶義
中國(guó)癌癥防治雜志 2023年6期
關(guān)鍵詞:甲基化癌癥化療

湯紹梅 余紅平 魏慶義

作者單位:530021 南寧 廣西醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院1消化內(nèi)科,2實(shí)驗(yàn)研究部;27710 北卡羅來(lái)納州3美國(guó)杜克大學(xué)醫(yī)學(xué)中心腫瘤研究所

1 DNA 錯(cuò)配修復(fù)(mismatch repair,MMR):一把雙刃劍

在多步驟致癌過(guò)程中,DNA 損傷修復(fù)反應(yīng)可以消除致癌物引起的DNA 損傷,但也可能導(dǎo)致腫瘤發(fā)生和/或癌變,這是由于腫瘤抑制基因或DNA 修復(fù)基因與癌基因之間的功能失衡,并導(dǎo)致DNA損傷固化,從而形成基因突變[1-2]。在癌前病變過(guò)程中,內(nèi)源性和外源性接觸致癌物或基因毒性制劑會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞周期延遲,從而使細(xì)胞有充足的時(shí)間去修復(fù)DNA 損傷,表明有效的DNA 修復(fù)對(duì)維持正常的細(xì)胞周期和生長(zhǎng)至關(guān)重要[3]。分子流行病學(xué)的證據(jù)支持癌癥易感性這一觀點(diǎn),即DNA修復(fù)能力是細(xì)胞遺傳所致癌癥易感性的決定因素之一。遺傳性著色性干皮?。▁eroderma pigmentosum,XP)患者有核苷酸切除修復(fù)基因缺陷[4],遺傳性非息肉結(jié)腸癌患者有MMR基因缺陷[5],以及乳腺癌患者有BRCA1和BRCA2基因缺陷[6],這些都證明了個(gè)體DNA修復(fù)基因的缺陷可使癌癥發(fā)生增加1 000倍的風(fēng)險(xiǎn)[7]。DNA 修復(fù)缺陷和癌癥風(fēng)險(xiǎn)增加之間的病因?qū)W關(guān)聯(lián)證據(jù)也來(lái)自于散發(fā)性皮膚癌、肺癌、結(jié)直腸癌(colorectal cancer,CRC)和乳腺癌的分子流行病學(xué)研究[8-9],這些研究結(jié)果表明個(gè)體擁有有效的DNA修復(fù)功能對(duì)維持正常組織的功能和降低突變固化以及隨后的癌癥發(fā)生發(fā)展都至關(guān)重要。但是,一旦腫瘤發(fā)生后,腫瘤細(xì)胞的DNA修復(fù)缺陷卻能使其逃逸靶向藥物的追殺,導(dǎo)致腫瘤進(jìn)展。

有關(guān)該機(jī)制的研究開(kāi)始出現(xiàn)于有hMSH6、hMSH2和hMLH1基因缺陷的腫瘤細(xì)胞可以通過(guò)逃逸藥效機(jī)制,引起對(duì)化療藥物的耐藥性。在人類,一個(gè)hMSH2/hMSH6 異二聚體(MutSa)可識(shí)別錯(cuò)配DNA 以及插入和刪除,它還可以識(shí)別含有O6-的受損DNA 堿基對(duì)甲基鳥(niǎo)嘌呤、O4-甲基胸腺嘧啶或順鉑-d(GpG)加合物。hMSH2 還與hMSH3 形成異二聚體,且該復(fù)合物(MutSb)介導(dǎo)插入和刪除修復(fù)循環(huán)[10-11]。在hMLH1/hPMS2(MutLa)參與錯(cuò)配修復(fù)功能中,hMutLa 蛋白與hMutSa 或hMutSb 形成復(fù)合物,并且指導(dǎo)該復(fù)合物啟動(dòng)DNA 修復(fù)過(guò)程。通常,hMutLa-hMutSa 復(fù)合物會(huì)觸發(fā)G2-M 期停滯,隨后正常細(xì)胞中出現(xiàn)凋亡反應(yīng),此復(fù)合物發(fā)出了損傷信號(hào)級(jí)聯(lián)事件中的第一步。雖然這個(gè)級(jí)聯(lián)事件中所有的分子事件尚未闡明,但已知的是,作為這個(gè)級(jí)聯(lián)的一部分,p53在Ser-15和Ser-392位點(diǎn)被磷酸化[12]。例如,在某些類型的DNA 損傷后的G2 檢查點(diǎn)反應(yīng)中,p53 的選擇性磷酸化可能是p53 對(duì)受損DNA 反應(yīng)的部分信號(hào),導(dǎo)致p53的激活和細(xì)胞周期進(jìn)展。然而,具有hMutLa-hMutSb 復(fù)合物缺陷的細(xì)胞,在藥物治療時(shí)卻未能引發(fā)G2 檢查點(diǎn)反應(yīng)。由此推測(cè),細(xì)胞對(duì)此類DNA 損傷具有耐受性或?qū)捜輽C(jī)制[13],否則,這對(duì)于錯(cuò)配修復(fù)能力強(qiáng)的細(xì)胞來(lái)說(shuō)是致命的。臨床上許多治療藥物,例如鉑類藥物、氮芥、氯乙基亞硝基脲,以及部分治療如放射治療,其機(jī)制都是誘導(dǎo)DNA 損傷并導(dǎo)致細(xì)胞死亡。然而,任何DNA損傷修復(fù)的增加,例如鉑基化療誘導(dǎo)的雙功能DNA加合物的核苷酸切除修復(fù)[14]和烷化劑誘導(dǎo)的O6-烷基鳥(niǎo)嘌呤-DNA 烷基轉(zhuǎn)移酶的表達(dá)增加[15],將有效降低這些藥物的抗癌作用。核苷酸切除修復(fù)增強(qiáng)的腫瘤對(duì)放療和化療有內(nèi)在的抵抗力,導(dǎo)致腫瘤的持續(xù)生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移[16],而錯(cuò)配修復(fù)缺陷(deficient mismatch repair,dMMR)的腫瘤具有抵抗DNA 甲基化劑、5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil,5-FU)和放射治療,其可能通過(guò)這種寬容機(jī)制產(chǎn)生抵抗力[13]。

因此,DNA 修復(fù)功能在癌癥易感性中的作用和造成腫瘤患者的耐藥性差異是一把雙刃劍[7],既為研究者帶來(lái)了挑戰(zhàn),也有轉(zhuǎn)化研究的先機(jī)。更好地理解DNA修復(fù)功能在疾病病因?qū)W和癌癥治療中的作用,可以為癌癥研究提供更有效的防治信息和改善臨床治療的結(jié)果。

2 MMR蛋白的生物學(xué)及其編碼基因和dMMR的發(fā)展和機(jī)制

MMR 蛋白針對(duì)性地修復(fù)DNA 復(fù)制過(guò)程中產(chǎn)生的DNA 錯(cuò)誤(例如點(diǎn)突變)。人類至少有7 種MMR蛋白,其中MLH1、MSH2、MSH6 和PMS2 這4 種蛋白在人類癌癥的預(yù)防和治療領(lǐng)域具有重要的臨床意義,這些蛋白質(zhì)有相應(yīng)的編碼基因(MMR基因)即MLH1、MSH2、MSH6和PMS2基因[17]。這四種蛋白質(zhì)排列成異二聚體,MLH1/PMS2 配對(duì)識(shí)別不匹配的核苷酸堿基配對(duì)并啟動(dòng)修復(fù),而MSH2/MSH6 配對(duì)充當(dāng)核酸內(nèi)切酶的位點(diǎn)[18]。

一種或多種MMR 蛋白功能喪失,即dMMR,可導(dǎo)致DNA MMR 能力受損,進(jìn)而導(dǎo)致并累及整個(gè)基因組自發(fā)基因突變,最終影響許多基因的功能。那些參與正常細(xì)胞生長(zhǎng)和分化的原癌基因的作用可能會(huì)被放大(即有多個(gè)拷貝數(shù))或經(jīng)歷增益進(jìn)而功能突變(即產(chǎn)生癌基因),而抑癌基因的功能可能會(huì)受到損害,這會(huì)導(dǎo)致癌癥發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增加或促進(jìn)腫瘤形成和發(fā)展。超甲基化是控制基因表達(dá)的生理過(guò)程,在細(xì)胞發(fā)育和分化過(guò)程中,基因組中的許多位點(diǎn)發(fā)生甲基化。但大多數(shù)位于啟動(dòng)子的CpG 島通常是未發(fā)生甲基化,當(dāng)啟動(dòng)子序列發(fā)生超甲基化時(shí),將會(huì)導(dǎo)致啟動(dòng)子失活并關(guān)閉相應(yīng)基因[19-21]。研究發(fā)現(xiàn),MMR 蛋白功能喪失可能是由于MLH-1 啟動(dòng)子序列發(fā)生了超甲基化[22-24]。

微衛(wèi)星(microsatellite,MS)是指細(xì)胞基因組中以少數(shù)幾個(gè)核苷酸(多為1~6個(gè))為單位串聯(lián)重復(fù)的DNA 序列,又稱短串聯(lián)重復(fù)。微衛(wèi)星不穩(wěn)定性(microsatellite instability,MSI)是指在DNA 復(fù)制時(shí)由插入或缺失突變引起的MS序列長(zhǎng)度改變的現(xiàn)象,常由dMMR 導(dǎo)致。當(dāng)機(jī)體出現(xiàn)MSI時(shí),MMR可修復(fù)上述錯(cuò)誤,在MMR蛋白功能正常(proficient MMR,pMMR)的情況下,發(fā)生不穩(wěn)定的MS基本被修復(fù),保持微衛(wèi)星穩(wěn)定(microsatellite stability,MSS)或微衛(wèi)星低度不穩(wěn)定(MSI-low,MSI-L)的狀態(tài);但是當(dāng)MMR 長(zhǎng)時(shí)間處于功能缺失狀態(tài),MSS或MSI-L 無(wú)法維持,此時(shí)腫瘤基因組的編碼區(qū)所處的高突變狀態(tài)即為微衛(wèi)星高度不穩(wěn)定(MSI-high,MSIH)[25-28]。大部分情況下,dMMR 在臨床意義上等同于MSI-H??傊?,MMR 蛋白是一種重要的基因組維護(hù)系統(tǒng),可通過(guò)在DNA 復(fù)制新合成鏈中特異性去除錯(cuò)誤摻入的核苷酸,修復(fù)發(fā)生錯(cuò)位配對(duì)的基因,進(jìn)而抑制異常細(xì)胞(包括癌細(xì)胞)的產(chǎn)生,有助于防止散發(fā)性突變的累積和腫瘤的發(fā)展。

3 單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism,SNPs)在腫瘤發(fā)生和發(fā)展中的表型效應(yīng)

SNP 在癌癥發(fā)生中的表型效應(yīng)在散發(fā)性實(shí)體癌中仍然十分少見(jiàn)。 就文獻(xiàn)中有關(guān)MMR基因中的SNPs 與各種癌癥之間關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)而言,錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)在控制遺傳完整性方面發(fā)揮著獨(dú)特的作用,但錯(cuò)配修復(fù)功能在癌癥患者腫瘤組織里經(jīng)常因遺傳突變、體細(xì)胞突變以及高甲基化而失活。然而,對(duì)MMR基因的遺傳變異的研究結(jié)果頗具爭(zhēng)議:有研究報(bào)道一些SNPs 被認(rèn)為具有保護(hù)作用,也有研究報(bào)道它們有損害作用,仍需要進(jìn)行深入的探討和研究SNPs 在人類惡性腫瘤中的作用及其背后的機(jī)制。癌癥作為一種復(fù)雜性疾病,特定的遺傳多態(tài)性盡管在不同惡性腫瘤的發(fā)展和治療中具有相同方向的作用,但是目前還不能直接斷定遺傳多態(tài)性是否總是發(fā)揮明顯的積極作用或消極作用。 最近強(qiáng)有力的全基因組學(xué)研究表明,癌癥發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)確實(shí)受遺傳因素影響,如MMR基因的變異可導(dǎo)致CRC 的易感性不同[29]。有研究表明,MLH1rs1800734 或MSH2rs2303428 可能會(huì)影響不同惡性腫瘤的發(fā)展[30-32],但尚無(wú)研究探討多個(gè)DNA 錯(cuò)配修復(fù)基因SNPs 的協(xié)調(diào)作用及其相互作用的功能研究。值得注意的是,多個(gè)遺傳變異在一個(gè)個(gè)體中的協(xié)同作用可能是保護(hù)性的,也可能是損害性的。此外,DNA錯(cuò)配修復(fù)基因的遺傳變異與環(huán)境的復(fù)雜相互作用以及癌癥發(fā)病機(jī)制中的微環(huán)境作用都值得進(jìn)一步關(guān)注。

4 與腫瘤治療相關(guān)的MMR基因SNPs

既往研究表明,MMR 對(duì)抗癌治療中使用的許多藥物都有應(yīng)答作用。例如,甲基化劑的細(xì)胞毒性主要由MMR 系統(tǒng)組件介導(dǎo),其通過(guò)識(shí)別這些藥物產(chǎn)生的錯(cuò)配并激活細(xì)胞周期停滯和細(xì)胞凋亡所致[33]。一項(xiàng)大型多中心研究對(duì)dMMR 的結(jié)腸癌患者使用氟嘧啶聯(lián)合或不聯(lián)合奧沙利鉑的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,結(jié)果顯示,dMMR 的結(jié)腸癌患者在初始治療期間就對(duì)5-FU 輔助化療產(chǎn)生耐藥性,而對(duì)奧沙利鉑化療比較敏感[34],推測(cè)可能是MMR基因中的SNPs 改變了藥物反應(yīng)的分子機(jī)制,從而改變患者對(duì)治療的反應(yīng)性。對(duì)SNPs 的分析現(xiàn)在被認(rèn)為是一種幫助腫瘤學(xué)家為每個(gè)病人制定更具體且個(gè)性化治療方案的方法,并為新藥研發(fā)提供重要信息。對(duì)特定藥物的不同反應(yīng)不僅與臨床病理或環(huán)境因素有關(guān),還與患者的種族起源和特定基因型有關(guān)[35]。

其他研究證明,MMR基因中的SNPs 在很大程度上可能改變癌癥治療的功效、毒性作用和預(yù)后結(jié)果。例如,MSH2rs2303428 T>C 被發(fā)現(xiàn)與O6-鳥(niǎo)嘌呤治療和放療的不良反應(yīng)和結(jié)果相關(guān),與對(duì)照組相比,先前接受O6-鳥(niǎo)嘌呤烷化劑治療的急性髓系白血病患者中C 等位基因的存在明顯過(guò)高[36-37]?;熀驧MR基因的表達(dá)可能發(fā)生顯著改變。據(jù)MURATA 等[34]報(bào)道,術(shù)前化療與MLH1 表達(dá)降低之間存在很強(qiáng)的相關(guān)性,他們認(rèn)為MLH1 的表達(dá)沉默可能是由化療誘導(dǎo)的啟動(dòng)子高甲基化而產(chǎn)生。 因此,攜帶增強(qiáng)啟動(dòng)子高甲基化SNPs 患者可能對(duì)治療方案產(chǎn)生不同的反應(yīng)。MLH1 的表達(dá)降低會(huì)促進(jìn)腫瘤進(jìn)展,而啟動(dòng)子的高甲基化與臨床分期和淋巴轉(zhuǎn)移有關(guān)。另一項(xiàng)研究也發(fā)現(xiàn)了SNPs 與CRC患者化療之間的關(guān)聯(lián)性[38]。該研究發(fā)現(xiàn)參與直接逆轉(zhuǎn)修復(fù)的O6-甲基鳥(niǎo)嘌呤-DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶(methylguanine-DNA methyltransferase,MGMT)基因中的SNP rs1625649 G>T 顯著降低了接受奧沙利鉑治療的CRC 患者的總生存期(overall survival,OS)[38]。

另一項(xiàng)研究關(guān)注了黑色素瘤患者在接受替莫唑胺和達(dá)卡巴嗪治療后MMR基因(MLH1、MSH2和MGMT)中SNPs發(fā)揮的作用,包括在5種黑色素瘤細(xì)胞系中的比較[39]。該研究觀察到攜帶SNP rs1799977 患者的MLH1基因表達(dá)下降,還發(fā)現(xiàn)了5 個(gè)新的MLH1SNPs,且這些SNPs的存在和MMR基因的啟動(dòng)子甲基化被確定為黑色素瘤治療耐藥的主要原因。在接受R-CHOP21(利妥昔單抗、環(huán)磷酰胺、多柔比星、長(zhǎng)春新堿、潑尼松)和鉑類藥物治療的B 細(xì)胞淋巴瘤患者中,與攜帶MLH1rs1799977 A/A 基因型的患者相比,攜帶A/G 或G/G 基因型患者的死亡風(fēng)險(xiǎn)顯著增加[40]。 該研究證明MMR 成分可以顯著調(diào)節(jié)多柔比星和鉑類藥物治療的遺傳毒性。

還有一項(xiàng)包括1 095 例病例和1 469 例對(duì)照的研究探討了MMR基因變異在CRC 發(fā)展中的作用[41]。該研究發(fā)現(xiàn),攜帶MLH33'UTR 中rs108621(c.*3148A>G)C/C 基因型的患者,在接受基于5-FU 的化療后,與具有C/T 或T/T 基因型的患者相比,其OS 顯著增加,而雜合子攜帶者的復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)更高;攜帶MSH6rs1800935 C/C 基因型且未接受5-FU 的患者復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)降低。在另一項(xiàng)研究中,同一研究小組成員比較了散發(fā)性CRC 患者腫瘤組織和鄰近黏膜組織之間的MMR基因的表觀遺傳機(jī)制和表達(dá)差異,結(jié)果觀察到不同位置的腫瘤,其基因表達(dá)水平不一樣:與直腸腫瘤相比,結(jié)腸腫瘤中MMR基因的表達(dá)水平更高,只有9%的腫瘤中MLH1基因甲基化呈陽(yáng)性[42]。一項(xiàng)針對(duì)接受FOLFOX4(奧沙利鉑+氟尿嘧啶+亞葉酸鈣)方案治療的CRC 患者的前瞻性研究揭示了MSH6中SNP rs3136228 在CRC 發(fā)展中的作用;MSH6rs3136228 可能與藥物毒性即3 級(jí)中性粒細(xì)胞減少有關(guān);該SNP 可能影響非惡性細(xì)胞的MMR 活性,從而影響FOLFOX4治療方案的血液學(xué)毒性[43]。同一研究小組還表明,該SNP 位于MSH6的上游區(qū)域,似乎影響其與轉(zhuǎn)錄因子Sp1 結(jié)合,從而降低MSH6 的表達(dá),影響MMR 效率[44]。在接受以5-FU為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)化療聯(lián)合劑量為5 040 cGy 的放療患者亞組中,也觀察到遺傳變異(尤其是MSH6基因中的rs3136228)與直腸癌新輔助治療之間的最強(qiáng)相關(guān)性,而21 個(gè)基因中的其他SNPs 沒(méi)有顯示任何顯著關(guān)聯(lián)[44]。

5 DNA MMR功能缺陷與腫瘤化療效果

近年來(lái),隨著科技水平的提高以及精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)理念的引入,dMMR 導(dǎo)致的MSI 在腫瘤發(fā)生機(jī)制中的作用越來(lái)越受關(guān)注,該指標(biāo)的鑒定在臨床治療手段的選擇中發(fā)揮著重要的指導(dǎo)意義。美國(guó)國(guó)立綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)(National Comprehensive Cancer Network,NCCN)結(jié)直腸癌臨床實(shí)踐指南及中國(guó)臨床腫瘤學(xué)會(huì)(Chinese Society of Clinical Oncology,CSCO)結(jié)直腸癌診療指南均推薦MSI 和(或)MMR 蛋白檢測(cè)用于所有CRC 患者[45-46]。MSI 檢測(cè)對(duì)包括CRC 和子宮內(nèi)膜癌在內(nèi)的多種實(shí)體瘤患者均具有重要的臨床意義。

一項(xiàng)基于多個(gè)Ⅲ期臨床研究入組患者數(shù)據(jù)(n=570)的回顧性分析表明,Ⅱ/Ⅲ期CRC 患者存在MSI-H 可預(yù)測(cè)其接受5-FU 單藥輔助化療無(wú)效[47]。薈萃分析顯示,具有dMMR/MSI-H 表型的Ⅱ/Ⅲ期CRC 患者不能從5-FU 單藥輔助化療獲益,且Ⅱ期dMMR/MSI-H患者接受5-FU 單藥輔助化療生存期反而縮短[48]。相反,dMMR 子宮內(nèi)膜癌患者可能對(duì)輔助放療有更好的反應(yīng)[49]。對(duì)于Ⅲ期MSI-H 型CRC術(shù)后輔助化療,目前仍有爭(zhēng)議。NCCTG N0147研究發(fā)現(xiàn),奧沙利鉑并未延長(zhǎng)MSI-H CRC 患者的生存時(shí)間[50]。另一項(xiàng)薈萃分析指出,奧沙利鉑聯(lián)合5-FU可顯著改善MSI-H Ⅲ期結(jié)腸癌患者的OS,應(yīng)作為Ⅲ期MSI-H結(jié)腸癌患者的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)后輔助化療方案。該研究匯總了NSABP C-07和MOSAIC兩項(xiàng)臨床研究數(shù)據(jù),確立了氟尿嘧啶類+奧沙利鉑作為Ⅲ期結(jié)腸癌患者的標(biāo)準(zhǔn)輔助化療的地位,但事后分析(post-hoc analyses)得出每項(xiàng)研究均未能證明奧沙利鉑對(duì)MSI-H/dMMR結(jié)腸癌患者的療效,考慮可能存在統(tǒng)計(jì)效力不足和未區(qū)分Ⅱ期和Ⅲ期結(jié)腸癌患者的問(wèn)題[51]。

基于多個(gè)隨機(jī)臨床試驗(yàn)的結(jié)果,輔助或新輔助化療已成為Ⅱ~Ⅲ期胃癌患者的標(biāo)準(zhǔn)治療。對(duì)一些輔助和新輔助化療隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)的回顧性分析發(fā)現(xiàn)MSI-H胃癌患者的預(yù)后優(yōu)于MSS 胃癌患者。一項(xiàng)納入4 項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)包括MAGIC(手術(shù)vs化療+手術(shù))、CLASSIC(手術(shù)vs化療+手術(shù))、ARTIST(手術(shù)+化療方案avs手術(shù)+化療方案b)和ITACA-S(手術(shù)+化療方案avs手術(shù)+化療方案b)個(gè)體數(shù)據(jù)的多中心薈萃分析顯示[52],MSI-H 胃癌患者似乎沒(méi)有從化療中獲益,其接受單純手術(shù)預(yù)后反而更好。這些研究結(jié)果不得不讓人懷疑,dMMR/MSI-H 胃癌患者術(shù)后是否需要輔助化療。但是,在MAGIC 及CLASSIC 研究中,MSI-H患者占比均較小,而且在MAGIC 研究中,MSI 狀態(tài)的檢測(cè)標(biāo)本采用術(shù)后標(biāo)本,而不是活檢標(biāo)本,意味著不可避免地丟失部分病理完全緩解患者的MSI 狀態(tài),這會(huì)造成一定的分析結(jié)果偏倚[52]。因此,輔助化療在dMMR/MSI-H胃癌患者中的意義尚待充分闡明。另一項(xiàng)于2022年報(bào)道的薈萃分析結(jié)果顯示,dMMR/MSI-H患者與pMMR/MSS/MSI-L 患者相比,dMMR/MSI-H患者有更高的5 年OS 和無(wú)病生存期(disease-free survival,DFS);而在dMMR/MSI-H 患者中,相比于單純手術(shù),手術(shù)聯(lián)合輔助化療患者的5年OS和DFS均有顯著提高[53]。

6 DNA MMR功能缺陷與腫瘤免疫治療效果

突變表型使dMMR 細(xì)胞對(duì)許多常用的化療藥物(如順鉑和烷化劑)具有高度耐藥性[54-55],這是因?yàn)榛钴S的MMR 系統(tǒng)可以識(shí)別化學(xué)物質(zhì),而dMMR 細(xì)胞已經(jīng)失去了識(shí)別和/或處理化學(xué)誘導(dǎo)突變的能力,進(jìn)而不能誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。這種耐藥表型特征給dMMR 患者帶來(lái)了巨大的治療挑戰(zhàn)。近年來(lái),免疫治療已成為腫瘤治療的主要焦點(diǎn),被認(rèn)為是繼手術(shù)、放療、化療之后的第四大癌癥治療技術(shù)。研究報(bào)道dMMR/MSI-H型標(biāo)志物存在于多種腫瘤類型里,比例排名靠前的腫瘤包括子宮內(nèi)膜癌(17%)、胃癌(9%)和腸癌(7%)等,MMR 是細(xì)胞中負(fù)責(zé)糾正基因組復(fù)制過(guò)程中堿基錯(cuò)配的維護(hù)系統(tǒng),缺失這個(gè)系統(tǒng)的腫瘤細(xì)胞平均會(huì)產(chǎn)生上千個(gè)突變負(fù)荷,進(jìn)而生成大量的腫瘤新抗原,這些新抗原被認(rèn)為是免疫檢查點(diǎn)抑制劑(immune checkpoint inhibitors,ICIs),特別是程序性死亡1(procedural death-1,PD-1)抗體和程序性死亡配體1(programmed deathligand 1,PD-L1)對(duì)抗腫瘤T細(xì)胞免疫應(yīng)答增強(qiáng)的主要靶標(biāo),也是對(duì)免疫治療敏感的主要原因[56-58]。另外,dMMR 腫瘤可以通過(guò)調(diào)控Exo1 產(chǎn)生胞質(zhì)DNA,激活腫瘤細(xì)胞的cGAS-STING 信號(hào)通路,并對(duì)免疫治療產(chǎn)生積極影響[59-60]。免疫治療并不直接攻擊腫瘤細(xì)胞,而是通過(guò)激活人體自身免疫系統(tǒng)來(lái)殺滅腫瘤細(xì)胞,因此,免疫治療可以應(yīng)用于各種類型的腫瘤。dMMR 無(wú)論腫瘤類型如何,都對(duì)ICIs 具有高度反應(yīng)性[56,61],是目前預(yù)測(cè)實(shí)體瘤免疫治療療效最重要的生物標(biāo)志物之一。2015 年,LE 等[56]在美國(guó)臨床腫瘤學(xué)年會(huì)上首次公布了KEYNOTE-016 研究,確定了dMMR/MSI-H是轉(zhuǎn)移性CRC免疫治療的分子標(biāo)志物。

一項(xiàng)Ⅱ期臨床試驗(yàn)用抗PD-1抗體帕博利珠單抗治療41例進(jìn)展期轉(zhuǎn)移瘤患者,發(fā)現(xiàn)dMMRCRC患者的免疫相關(guān)客觀緩解率(objective response rate,ORR)和20周無(wú)進(jìn)展生存(progression-free survival,PFS)率分別為40%(4/10)和78%(7/9),但在MSS CRC 患者中未觀察到ORR(0/18),其20 周PFS 率為11%(2/18)[61];在dMMR 非CRC 患者中也獲得了類似的結(jié)果。這些觀察結(jié)果清楚地表明,dMMR 腫瘤患者從ICIs 治療中獲得了臨床益處[61]。該研究組繼續(xù)進(jìn)行更大隊(duì)列的臨床試驗(yàn),涉及12 種不同腫瘤類型的dMMR 患者(n=86),結(jié)果基本相同,即ORR 為53%(46/86)和21%(18/86)的患者達(dá)到完全緩解,進(jìn)一步證實(shí)dMMR 狀態(tài)有利于ICIs 治療[56]。這一結(jié)論得到了其他臨床試驗(yàn)[62-67]的支持,也得到了許多使用各種缺失MLH1 或MSH2 的動(dòng)物模型研究的支持[57-58]。而帕博利珠單抗是最早在dMMR/MSI-H 腫瘤領(lǐng)域開(kāi)展研究的PD-1抑制劑,并在多種MSI-H/dMMR實(shí)體瘤中獲得了非常好的臨床療效[61]。2017 年,帕博利珠單抗獲美國(guó)食品藥品管理局(food and drug administration,F(xiàn)DA)批準(zhǔn)用于dMMR/MSI-H 實(shí)體瘤的治療,成為FDA批準(zhǔn)的首款不依據(jù)腫瘤來(lái)源,而是依據(jù)生物標(biāo)志物進(jìn)行區(qū)分的抗腫瘤療法。2022 年,KEYNOTE-158 研究中dMMR/MSI-H 子宮內(nèi)膜癌患者(n=90)的長(zhǎng)期隨訪結(jié)果發(fā)表,結(jié)果顯示ORR達(dá)48%,且達(dá)到緩解的患者中有68%緩解長(zhǎng)達(dá)3年及以上,中位PFS 為13.1 個(gè)月,3 年和4 年時(shí)OS 率達(dá)到平臺(tái)期,為60%[68]。帕博利珠單抗為dMMR/MSI-H 晚期子宮內(nèi)膜癌患者帶來(lái)了長(zhǎng)久的深度緩解,近半數(shù)患者可以獲得客觀緩解,約2/3的患者緩解持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)3 年以上,且未發(fā)現(xiàn)新的不良事件,提示其安全性可控[68]。Ⅱ期開(kāi)放標(biāo)簽KEYNOTE-164 研究證實(shí)了帕博利珠單抗治療既往經(jīng)治、不可切除局部晚期或轉(zhuǎn)移性dMMR/MSI-H CRC 患者的有效性和良好安全性[62]。在最終分析中,隊(duì)列A(既往接受過(guò)≥2 線治療)患者的ORR 為32.8%,中位OS 為31.4個(gè)月;隊(duì)列B(既往接受過(guò)≥1 線治療)患者的ORR 為34.9%,中位OS 為47 個(gè)月[62]。2023 年9 月,基于KEYNOTE-158 和KEYNOTE-164 研究結(jié)果,帕博利珠單抗在國(guó)內(nèi)獲批用于不可切除或轉(zhuǎn)移性dMMR/MSI-H 成人晚期實(shí)體瘤患者,其中包括既往接受過(guò)氟尿嘧啶類、奧沙利鉑和伊立替康治療后疾病進(jìn)展的CRC 患者,以及既往治療后疾病進(jìn)展且無(wú)滿意替代治療方案的其他實(shí)體瘤。

盡管dMMR 狀態(tài)可以作為ICIs 治療的預(yù)后預(yù)測(cè)因子,但約50%的dMMR腫瘤表現(xiàn)出原發(fā)性和獲得性耐藥,其機(jī)制尚不明確。有研究表明,cGAS-STING 通路的功能喪失可誘導(dǎo)損傷干擾素信號(hào)或抗原呈遞過(guò)程,其阻礙T 淋巴細(xì)胞的啟動(dòng)和激發(fā),并減少腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞(tumor infiltrating lymphocytes,TILs)[59]。一項(xiàng)在小鼠模型開(kāi)展的研究表明,在MLH 缺乏的腫瘤細(xì)胞中,cGAS 或STING 表達(dá)的缺失會(huì)減少腫瘤浸潤(rùn)的CD8+T 淋巴細(xì)胞,并通過(guò)減弱干擾素信號(hào)傳導(dǎo)抑制ICIs治療效果。來(lái)自7例接受抗PD-1治療的MLH1缺乏的腫瘤患者的臨床數(shù)據(jù)顯示,cGAS 或STING 的低表達(dá)與較差的生存率相關(guān),這表明cGAS-STING 信號(hào)通路的缺失是dMMR腫瘤對(duì)ICIs治療產(chǎn)生耐藥性的原因[59]。另一種可能的耐藥機(jī)制是由于JAK-STAT 信號(hào)通路的改變,該信號(hào)在調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答中起重要作用[69-70]。2016 年,ZARETSKY 等[71]分析了4 例對(duì)抗PD-1 治療產(chǎn)生耐藥性的黑色素瘤患者的活檢樣本,發(fā)現(xiàn)其中2 例患者JAK1/JAK2 存在功能缺失突變,導(dǎo)致對(duì)IFNγ 缺乏反應(yīng)。也有研究表明,WNT 信號(hào)通路的激活可能導(dǎo)致T細(xì)胞被腫瘤排斥,致使TILs減少[72]。然而,耐藥機(jī)制的臨床前和臨床數(shù)據(jù)仍然缺乏,因此未來(lái)亟待開(kāi)展更多的研究以克服和改善腫瘤耐藥性。

7 小結(jié)

MMR 系統(tǒng)在DNA 修復(fù)中起著至關(guān)重要的作用,而DNAMMR基因(例如MLH1、MSH2、MSH3和MSH6)中的遺傳變異與不同癌癥的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)有關(guān),故這些遺傳變異在今后的研究中值得關(guān)注,但主要問(wèn)題之一是缺乏可以提供證據(jù)的功能研究,即特定遺傳變異的功能及其最終的致病性。顯然,大多數(shù)致病性遺傳變異可影響DNAMMR基因組調(diào)控序列,這對(duì)基因的正確表達(dá)發(fā)揮著重要作用。相較于結(jié)構(gòu)變化,這些調(diào)控序列的變化更多或同等地參與了相關(guān)修復(fù)蛋白基因的復(fù)制和翻譯,具有致癌或抑癌作用。另一個(gè)值得關(guān)注的是腫瘤異質(zhì)性。已有GWAS 研究表明,遺傳變異與腫瘤分期或級(jí)別相關(guān)。GWAS 研究的作者大多并沒(méi)有關(guān)注特定遺傳變異的可能機(jī)制,如調(diào)控DNAMMR基因功能的機(jī)制?,F(xiàn)有研究的結(jié)果表明,DNAMMR基因中的單個(gè)SNP可能會(huì)導(dǎo)致散發(fā)性腫瘤易感性和腫瘤進(jìn)展,還可能影響癌癥患者對(duì)治療的反應(yīng)。DNAMMRSNPs 之間的相互作用僅在相對(duì)較小樣本的研究中開(kāi)展,因此在這個(gè)領(lǐng)域亟需進(jìn)一步研究并可能會(huì)產(chǎn)生重要的結(jié)果。另外,需要考慮不同DNA修復(fù)途徑蛋白之間廣泛的相互作用,以評(píng)估DNA損傷反應(yīng)的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn),而了解這些相互作用也可用于多種惡性腫瘤的預(yù)后評(píng)估和療效預(yù)測(cè)判斷。對(duì)dMMR生物學(xué)的詳細(xì)了解對(duì)指導(dǎo)腫瘤學(xué)家選擇傳統(tǒng)化療和新型免疫療法等治療方案至關(guān)重要。

目前,MMR 或MSI 檢測(cè)結(jié)果不僅在臨床上廣泛應(yīng)用于CRC、胃癌、子宮內(nèi)膜癌等腫瘤的預(yù)后判斷和輔助化療療效預(yù)測(cè),還在以PD-1 單抗為代表的免疫治療上具有重要指導(dǎo)意義。其中,dMMR/MSI-H CRC患者通常具有良好預(yù)后,且dMMR/MSI-H Ⅱ期CRC患者不能從5-FU 輔助治療中獲益。但是,在“高風(fēng)險(xiǎn)”MSI-HⅡ期CRC 患者中,是否進(jìn)行術(shù)后輔助治療呢?在Ⅲ期CRC 患者中,MSI 狀態(tài)似乎不太影響化療方案的選擇,一個(gè)相關(guān)且實(shí)際的問(wèn)題是:對(duì)于不適合接受奧沙利鉑的Ⅲ期MSI-H型CRC患者,我們是應(yīng)該單獨(dú)使用5-FU 還是卡培他濱?盡管免疫治療顯示出良好的臨床效果,但約有50%的dMMR 腫瘤患者效果仍較差,其相關(guān)機(jī)制研究正在開(kāi)展,并需要將基礎(chǔ)研究結(jié)果轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用。

基因組學(xué)研究的不斷深入和基于大數(shù)據(jù)的新方法、新技術(shù)的應(yīng)用,使腫瘤診治更加精準(zhǔn)有效。雖然基因組學(xué)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)更全面的腫瘤分子生物學(xué)表征分型,但也給數(shù)據(jù)解釋和臨床應(yīng)用帶來(lái)了新的挑戰(zhàn),未來(lái)希望能夠開(kāi)展全球合作,以獲得足夠數(shù)量的患者來(lái)闡明許多未解之謎。

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