MMR基因与TMB,MSI-H,PD-L1的关系

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所属分类:TMB
 

 

讲真的,随着肿瘤免疫学和分子生物学的迅速发展,人们对肿瘤免疫治疗有了新的认识和了解,肿瘤免疫检查点抑制剂(ICIs/ICBs)由于其针对性强、副作用小等优势受到人们的重视,也是目前肿瘤免疫治疗的主要药物,ICIs通过抑制肿瘤细胞的免疫逃逸,调动自身的免疫系统功能进而消灭肿瘤。

 

基因突变检测

 

本公众号也曾一度对ICIs及其相关Biomarker进行过科普,不熟悉的同学可以去翻看历史消息进行了解。说到ICIs的Biomarker,不得不提MMR,MSI,PD-L1,TMB,因为这四个Biomarker是最常见的也是最常使用的:

免疫检查点抑制剂生物标志物之MMR

免疫检查点抑制剂生物标志物之MSI

靶向用药丨MSI位点及检测方法如何选?

免疫检查点抑制剂生物标志物之PD-L1

免疫检查点抑制剂生物标志物之TMB

它们之间的关系,可以大致描述为:[ TMB(dMMR=MSI-H)] vs PD-L1。但是细心的读者会发现,我们在前面介绍“MSI”的时候,就有提到MMR缺陷并非影响给定肿瘤中的所有微卫星,MSI-H取决于哪一个MMR基因突变,比如对于具有MLH1突变的患者,敏感性为80%,具有MSH6突变的患者,它仅为55%,也就是说实际上为MSI-H的患者仍可以呈现出MSI-L或MSS。

 

今天我们聊聊 ASCO  2018 上的一项关于MMR四个基因与TMB,MSI-H,PD-L1关系的研究:1057例MSI-H肿瘤中,MLH1、MSH2、MSH6、PMS2对TMB及PD-L1表达的影响。

 

MMR基因与TMB,MSI-H,PD-L1的关系

 

MMR基因与TMB,MSI-H,PD-L1的关系
背景知识

 

1,免疫检查点抑制剂(ICIs)已经彻底改变了肿瘤治疗(带来了革命性的变化),ICIs在一小部分患者中,出现了显著和持久的临床反应;

2,目前的研究已经显示,ICIs的响应与MSI-High状态、TMB-High和PD-L1过表达密切相关;

3,在实体肿瘤中,TMB-High和MSI-High的比率和PD-L1过表达差异显著;

4,虽然大部分MSI-H肿瘤表现为高TMB和PD-L1过表达,但TMB水平与MMR个体基因改变的确切关系尚不明确;

因此,此项研究旨在评估1057例MSI-H肿瘤中不同类型肿瘤TMB水平与4个MMR基因(MLH1、MSH2、MSH6、PMS2)改变之间的关系。

 

MMR基因与TMB,MSI-H,PD-L1的关系
方法学

 

患者信息:描述为MSI-H的肿瘤样本是经Caris Life Sciences公司在2015年至2018年1月间检测分析的。Caris生命科学公司成立于1996年,是全美最大的专业从事肿瘤基因诊断的机构。

NGS检测:使用NextSeq平台(Illumina,Inc.,San Diego,CA)的592基因panel进行NGS检测。

MMR检测:MMR蛋白表达使用IHC方法(免疫组化法)检测,抗体克隆号为:(MLH1为M1抗体;MSH2为G2191129抗体;MSH6为44抗体;PMS2为EPR3947抗体;(Ventana Medical Systems,Inc.,Tucson,AZ,USA))。 dMMRP是蛋白质表达完全丧失(在100%的细胞中为0+)

MSI检测:利用7000多个目标微卫星位点检测微卫星不稳定性,并与参考基因组进行比较,对每个样本进行微卫星改变位点的计数。将2000多例匹配临床病例的结果进行了MSI-NGS结果与传统PCR方法的分析和比较,敏感性> 95%,特异性> 99%。

TMB检测:肿瘤突变负荷(TMB)是通过计算每个肿瘤中发现的所有非同义错义突变(之前未被描述为胚系突变)来衡量的(每个肿瘤测序采用592个基因panel,区域大小为1.4 MB)。定义TMB-High的阈值大于或等于17个突变/MB,并且通过在CRC病例中通过片段分析比较TMB和MSI而建立的。

PD-L1检测:PD-L1的IHC检测采用一级抗体SP142 (Spring Biosciences)进行分析。如果阳性细胞百分比为5%(或以上),且在肿瘤细胞膜上的强度为2+,则认为染色为阳性。

统计分析:采用方差分析和卡方检验进行比较。

 

MMR基因与TMB,MSI-H,PD-L1的关系
结果分析

 

MMR基因与TMB,MSI-H,PD-L1的关系

1057例不同肿瘤类型MSI-H的样本

 

图1:TMB(A)和MMR改变频率(B)在CRC肿瘤、子宫内膜肿瘤和“其他”肿瘤分组中的情况:

 

MMR基因与TMB,MSI-H,PD-L1的关系

 

1,与MSI-H EC患者(23 mt / MB)及“所有其他”患者(31 mt / MB)相比,MSI-H CRCs具有最高的TMB(39 mt / MB)(P <0.0001)。

2,最常见的MMR改变(IHC丢失或突变)基因是跨越肿瘤类型的MLH1和PMS2。 MSH2和MSH6在CRC中比子宫内膜肿瘤更频繁地改变(分别为21% vs. 5%和49% vs. 28%,p <0.0001)。

 

图2,TMB在MLH1、PMS2、MSH2和MSH6改变的所有肿瘤组(A)和CRC组(B)的情况:

 

MMR基因与TMB,MSI-H,PD-L1的关系

 

总体而言,MSH2或MSH6的改变与TMB-H关系(分别为48.5和40.1 mt/MB)高于MLH1或PMS2的改变与TMB-H的关系(两者均为27 mt/MB)

在CRC、子宫内膜肿瘤和其他肿瘤类型也有类似的影响,见图2,3

 

图3,TMB在MLH1、PMS2、MSH2和MSH6改变的子宫内膜肿瘤(A)和其他肿瘤(B)中的情况:

 

MMR基因与TMB,MSI-H,PD-L1的关系

 

图4,TMB在MMR基因中一个、两个或三个改变分组中的情况:

 

MMR基因与TMB,MSI-H,PD-L1的关系

 

MSH2/6共改变的肿瘤(占所有肿瘤的4%)与MLH1/PMS2共改变的肿瘤(占所有肿瘤的39%)相比,具有更高的TMB (50 vs 24 mt/MB);P < 0.0001)。

 

图5,所有肿瘤(A),子宫内膜肿瘤(B), CRC (C)和其他肿瘤(D)中MS位点的改变:

 

MMR基因与TMB,MSI-H,PD-L1的关系

 

子宫内膜肿瘤中MSH2/6的改变与更多的微卫星改变有关(MSH2:88,MSH6:73;MLH1:68;PMS2:68,p<0.0001),而在CRC中,所有的MMR基因相对平等,都差不多

 

图6,可以看到PD-L1的表达在MLH1、PMS2、MSH2和MSH6改变的群组差异(A)和移码(fs)突变中,这四组之间存在显著差异(B):

 

MMR基因与TMB,MSI-H,PD-L1的关系

 

与MSH6(16%)、MLH1(16%)或PMS(14%)相比,MSH2(23%)肿瘤的PD-L1过表达频率更高,P = 0.01。

在CRC中,MSH2的改变与BRD4,ARF,PAX7,ARHGEF12,EBF1,SPECC1,SDC4,NFKBIA和MYCN的fs突变显著相关。

在子宫内膜肿瘤,MSH2与其他36个基因中的更高的fs突变相关

 

MMR基因与TMB,MSI-H,PD-L1的关系
结论

 

1,不同肿瘤类型之间MMR基因改变的发生率不同。例如,MSH2和MSH6在CRC中比子宫内膜肿瘤更频繁地改变。(最常见的MMR基因改变是MLH1和PMS2,但是似乎MSH2和MSH6基因的改变,与TMB,MSI及PD-L1的关系更密切

2,在多种肿瘤类型中,MSH2和/或MSH6改变比MLH1和/或PMS2改变与更高的TMB有着显著的相关性。(MSH2/6共改变的肿瘤(占所有肿瘤的4%)与MLH1/PMS2共改变的肿瘤(占所有肿瘤的39%)相比,具有更高的TMB (50 vs 24 mt/MB)MSH2或MSH6的改变与TMB-H关系(分别为48.5和40.1 mt/MB)高于MLH1或PMS2的改变与TMB-H的关系(两者均为27 mt/MB)

3,TMB在MSI-H的肿瘤中显著不同,与MSI-H子宫内膜肿瘤和其他MSI-H实体瘤相比,MSI-H CRC具有最高的TMB。此外,左侧CRC肿瘤显示比右侧CRC肿瘤有更高的TMB。(即使都是MSI-H的肿瘤,TMB-H的值也不一样,在结直肠肿瘤是具有最高的TMB(中位值:39 mt / MB)

结直肠肿瘤丨左半结直肠肿瘤与右结肠肿瘤的分子分型及预后关系

4,改变的微卫星位点与TMB水平之间有着显着的关联。此外,MSI-H,TMB状态和微卫星位点之间的关联性跟肿瘤类型是相关的。(不同肿瘤类型的MSI-H,TMB-H关系是不一样的;比如在子宫内膜肿瘤中MSH2/6的改变会导致更多的微卫星改变,但在结直肠肿瘤中四个MMR基因的改变与微卫星改变是一样的

5,在所有肿瘤类型中,PD-L1过表达的频率与MSH6(16%),MLH1(16%)或PMS2(14%)的改变相比,在MSH2(23%)改变的肿瘤中明显升高。(MSH2基因或蛋白改变虽然发生频率不高,但是与PD-L1表达(TMB-H)的关系高

6,此项研究结果表明特定的MMR基因的改变可能对MS插入,移码突变或微卫星位点长度和TMB水平有不同的影响。(MMR基因其实有12个,其中最主要的4个基因是:MLH1、PMS2、MSH2和MSH6(数据积累最多),它们的改变对于MSI及TMB会带来不同的影响

7,进一步研究MSI-H肿瘤的生物学、病因和最佳治疗仍是适宜的。(FDA 2017 已经批准MSI-H适用于泛实体瘤

8,此项研究正在进行进一步的分析,以评估特异性MMR基因改变与检查点抑制剂(ICIs)反应之间的相关性。(MMR的某单个基因改变肯定会对ICIs的治疗有明确的相关性,值得研究与期待,此外MMR基因还与某些基因的

 

 

基因Talks的简单总结:不同肿瘤类型的MMR基因突变频率不一样。此外,MMR基因的功能和权重是不一样的,MMR基因变异(蛋白缺陷)要具体看是哪个基因(蛋白),因为不同的MMR基因变异(蛋白缺陷)会对MSI-H,TMB-H以及PD-L1过表达产生不一样的影响。MLH1和PMS2的突变频率更高,但是与MSI-H,TMB-H及PD-L1过表达的关系较低,MSH2和MSH6的突变频率较低,但是与MSI-H,TMB-H及PD-L1过表达的关系较高。

 

 

参考文献:

1. Le DT, et al. Science 2017; 357: 409-413.

2. Hellmann MD, et al. N Engl J Med 2018. DOI: 10.1056/NEJMoa1801946

3. Goodman AM, et al. Mol Cancer Ther 2017; 16: 2598-2608.

4. Salem ME, et al. Mol Cancer Res. 2018 May;16(5):805-812.

5. Salem ME, et al. JCO 2017 35:15_suppl, 11517-11517

6. Maleki Vareki S, et al. Crit Rev Oncol Hematol 2017; 116: 116-124.

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