为什么错配基因修复(MMR)和微卫星不稳(MSI)会不一致?









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人类细胞DNA在复制过程中可能整合错误的核苷酸,但随即会被选择性地从新生DNA 链中移除,从而防止子代细胞出现基因突变,这种机理称为错配修复MMR。MMR的产物是错配修复蛋白,如MLH1、MLH3、MSH2、MSH3、MSH6、PMS1和PMS2等。他们形成异质二聚体,识别错配碱基和不匹配DNA环(IDLs),准确定位于细胞核,体现其错配修复功能。

错配修复蛋白家族具有一些基本特征,有两个错配修复功能的复合体构成。MLH1(红)和PMS2(蓝)是一个复合体;MSH2(红)和MSH6(蓝)是一个复合体,其中MLH1和MSH2是两个复合体内的主要功能蛋白。复合体内主要蛋白的降解往往伴随着各自复合体内其他蛋白的共同丢失。MSH6与MSH3之间的存在功能冗余,有时MSH6的功能会被MSH3代偿掉。在变异的类型上,MSH2多发生剪切突变,导致蛋白水平的丢失。而MLH1的启动子容易发生超甲基化,同时伴有点突变的发生。


微卫星(MS)是指DNA基因组中2-6个核苷酸的简单重复序列,又称短串联重复(short tandem repeat, STR),如(CA)n、(GT)n、(CAG)n等,尤以(CA)n重复序列最为常见。微卫星不稳定(MSI)是指与同一个体的正常组织细胞的DNA相比,肿瘤细胞的基因组DNA中单个、二个、三个或四个核苷酸组成的重复序列的长度发生了改变;同一微卫星位点在不同个体之间以及同一个体的正常组织与某些异常组织之间,重复单位的数目也有所不同,表现为肿瘤组织与其相应非肿瘤组织 DNA 结构性等位基因大小发生变化。

对于MMR/MSI状态的检测目前主要有两种检测办法:①用免疫组化的办法对四个常见的错配修复基因(MLH1,MSH2,MSH6和PMS2)进行检测。如果任一蛋白丢失(表达阴性)即认为是dMMR(即MSI-H),如果四个基因全部阳性表达即认为是pMMR(即MSS或MSI-L)。在dMMR的患者中MLH1或MSH2的缺失占了近90%。②通过PCR的办法检测基因组上的5个微卫星位点(BAT-25,BAT-26,D5S346,D2S123,D17S250)的不稳定性来判断微卫星不稳定性程度。≥2位点的不稳定为微卫星高度不稳定(MSI-H);1 个位点不稳定为微卫星低度不稳定(MSI-L);无位点出现不稳定为微卫星稳定(MSS)。


大量的临床试验证实分子水平的MSI检测与蛋白水平MMR检测具有高度关联性,其中在结直肠癌两者的一致性约为92%,在子宫内膜癌两者的一致性是高达94%。



然而,在实际的临床工作中,大概有5%-10%的患者发生MMR与MSI检测不一致的情况,主要有以下两种类型。


dMMR vs MSS

5%-10%的dMMR患者并未导致MSI的出现,就是dMMR和MSS,其发生的原因可能为:


①某些MMR蛋白的缺失,被功能代偿,如前文所述MSH6蛋白被MSH3蛋白功能代偿。

②MLH1启动子甲基化导致的肿瘤异质性,从而影响结果判断。

pMMR vs MSI-H

5%-10%的MSI的发生并未伴随dMMR的出现,就是pMMR和MSI-H,其发生的原因可能为:


①某些MMR蛋白发生错义突变,损失了MMR功能,但仍存在相应抗原被抗体检测识别。因此,在检测MMR的过程中,其并未发生缺失,还是可以被检测出,实际上功能已经丧失,而发生MSI的情况。

②由四种基因以外的其他基因引起的MSI,如POLE/POLD。


因此,当发生上述情况时首先排除实验操作因素和主观判断因素。


对于MMR/MSI双平台检测,两者具有互补作用。

在组织量足够的情况下应使用双平台检测;

在组织标本有限的情况下可考虑应用NGS Panel进行一次性检测;

当双平台检测结果不一致时,并且排除实验因素的情况下,应用其他平台复检,尤其是NGS Panel(GCP)可提供更多确诊信息。

本文首发:肿瘤笔记

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