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再談POLE/POLD1

新聞來源: 發(fā)布時(shí)間:[2024-12-02]


概述


POLE基因編碼DNA聚合酶ε的催化亞基,POLD1基因編碼DNA聚合酶δ復(fù)合物的催化亞基。POLE/POLD1基因編碼的蛋白在DNA復(fù)制過程中具有校對(duì)功能,可替換錯(cuò)誤滲入的核苷酸。POLE/POLD1核酸外切酶結(jié)構(gòu)域內(nèi)的改變導(dǎo)致單核苷酸突變的積累,形成超突變亞型。POLE/POLD1核酸外切酶結(jié)構(gòu)域中的胚系雜合功能缺失突變使個(gè)體罹患結(jié)直腸癌、子宮內(nèi)膜癌的風(fēng)險(xiǎn)升高,部分體細(xì)胞熱點(diǎn)突變也已經(jīng)被報(bào)道。POLE/POLD1致病突變與腫瘤中的高突變負(fù)荷,較好的預(yù)后,以及對(duì)免疫檢查點(diǎn)抑制劑應(yīng)答有關(guān)。


POLE與子宮內(nèi)膜癌預(yù)后


DNA聚合酶ε是真核生物中DNA復(fù)制所需的DNA聚合酶之一,負(fù)責(zé)前導(dǎo)鏈上的DNA合成。其由四個(gè)亞基組成,其中亞基由POLE基因編碼,具有催化和3’-5’核酸外切酶活性,能夠校正DNA合成錯(cuò)誤,并防止基因組不穩(wěn)定。POLE蛋白包含一個(gè)核酸外切酶校對(duì)結(jié)構(gòu)域,該結(jié)構(gòu)域在復(fù)制過程中自發(fā)替換錯(cuò)誤摻入的核苷酸[1]。POLE體系或胚系突變存在于非黑色素瘤皮膚癌、子宮內(nèi)膜癌(EC)、結(jié)直腸癌(CRC)、黑色素瘤、膀胱癌、食管癌和肺癌等多種腫瘤[2],在EC和CRC中的應(yīng)用最為廣泛。


癌癥基因組圖譜(TCGA)EC研究發(fā)現(xiàn)約7%(17/248)的樣本具有異常高的突變負(fù)荷(TMB為232個(gè)突變/Mb),C>A顛換頻率升高,所有腫瘤都在POLE基因的核酸外切酶結(jié)構(gòu)域發(fā)生突變,其中76%(13/17)為P286R和V411L熱點(diǎn)突變。TCGA研究將該亞型命名為POLE超突變型,該亞型患者幾乎沒有體細(xì)胞拷貝數(shù)改變(SCNAs),大多數(shù)為微衛(wèi)星穩(wěn)定(MSS),有高頻(96%)的PTEN基因突變。生存分析顯示,與其他亞型相比,POLE超突變型患者無進(jìn)展生存期(PFS)顯著改[3]。


ProMisE研究發(fā)現(xiàn)9.3%(42/452)的POLE外切酶結(jié)構(gòu)域突變(EDM)型患者,這部分患者更年輕(中位58.8歲),國際婦產(chǎn)科學(xué)聯(lián)盟(FIGO)分期更早(92.9%的患者為I期),肌層浸潤和淋巴結(jié)陽性比例最低(42.9%和0%),歐洲腫瘤內(nèi)科學(xué)會(huì)(ESMO)高風(fēng)險(xiǎn)患者比例最低。雖然分型的順序與現(xiàn)在公認(rèn)的方法不完全符合,ProMisE研究也得到了類似TCGA的結(jié)論,POLE EDM型患者生存最為理想[4]。


ProMisE研究的POLE EDM型患者中有14.3%(6/42)的高級(jí)別(G3)腫瘤 [4],PORTEC隊(duì)列中亦有13.8%(15/109)的G3腫瘤是POLE突變型[5]。飛朔生物參與的一項(xiàng)G3內(nèi)膜樣癌研究提示POLE超突變型患者比例升高(28.6%,20/70)[6]。高級(jí)別腫瘤通常被認(rèn)為預(yù)后較差,但在PORTEC研究中POLE突變的G3腫瘤0復(fù)發(fā),而30.9%(29/94)的POLE野生型G3腫瘤復(fù)發(fā)(HR=0.11,p=0.03)[5],POLE突變患者如果按照傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)分級(jí)治療,可能造成過度治療。


 POLE突變型G3腫瘤預(yù)后較好,無復(fù)發(fā)[5]

 

POLE核酸外切酶結(jié)構(gòu)域的突變影響了校對(duì)活性,導(dǎo)致腫瘤超突變,大量新生抗原肽的呈遞刺激了細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(CTL)反應(yīng)和免疫檢查點(diǎn)表達(dá)的上調(diào)。這一顯著的抗腫瘤免疫反應(yīng)可能與POLE突變型EC預(yù)后良好相關(guān)[7]。另一方面,由于喪失校對(duì)功能積累的大量非驅(qū)動(dòng)性乘客突變可以通過不同的機(jī)制破壞腫瘤細(xì)胞,減緩其生長,甚至通過不同的機(jī)制促進(jìn)細(xì)胞死亡,這可能也是POLE突變腫瘤預(yù)后良好的原因之一[2]


 POLE突變、免疫反應(yīng)和良好預(yù)后之間的可能關(guān)系[7]

 

基于多項(xiàng)研究的共同結(jié)論,FIGO子宮內(nèi)膜癌2023版分期推薦POLE突變的EC,局限于子宮體或伴有宮頸侵犯,無論淋巴血管間隙浸潤(LVSI)程度或組織學(xué)類型如何,F(xiàn)IGO分期均為IAmPOLEmut[8]。此外,多個(gè)指南共識(shí)也指出,約5%的患者存在多重分子亞型,預(yù)后研究提示,TP53和錯(cuò)配修復(fù)(MMR)基因突變可能是POLE突變后的繼發(fā)突變,同時(shí)發(fā)生POLE 突變和dMMR/p53異常的病例,建議歸類為POLE突變[8-9]。


POLE與結(jié)直腸癌預(yù)后


微衛(wèi)星不穩(wěn)定(MSI-H)的II期結(jié)腸癌預(yù)后較好,且不會(huì)從氟尿嘧啶(5-FU)的化療中獲益[10]。然而,大約85%的II期結(jié)腸癌患者被歸類為MSS或錯(cuò)配修復(fù)功能正常(pMMR),并且這些患者缺乏生物標(biāo)志物[11]。POLE突變發(fā)生在2%~8%的MSS/pMMR CRC中[10]。TCGA CRC研究發(fā)現(xiàn)16%的CRC突變負(fù)荷較高,其中1/4具有POLE基因和體系MMR基因突變,這部分腫瘤突變負(fù)荷最高且MSS[12]


一項(xiàng)針對(duì)II/III期結(jié)腸癌預(yù)后相關(guān)的研究對(duì)多個(gè)隊(duì)列的6517例CRC數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,66例(1%)檢測到POLE致病性體系突變,并且與錯(cuò)配修復(fù)缺陷(dMMR)互斥。與POLE野生型相比,POLE突變型患者在診斷時(shí)更年輕(中位年齡54.5歲,p<0.0001),更常見男性(75.8% vs 39.8%,p=0.001),更頻繁的右側(cè)腸癌(68.8 vs 39.8,p<0.0001),更常見早期診斷(p=0.006)。POLE突變CRC表現(xiàn)出CD8+淋巴細(xì)胞浸潤增加,CTL標(biāo)志物和效應(yīng)細(xì)胞因子的表達(dá)。與pMMR CRC相比,POLE突變和dMMR與復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)降低顯著相關(guān)(HR=0.34,p=0.006和HR=0.72,p=0.00035),POLE突變和dMMR組間差異不顯著[13]。


 根據(jù)POLE EDM和MMR狀態(tài)分組的II/III期CRC臨床結(jié)局[13]

 

復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院的一項(xiàng)針對(duì)II期CRC的研究基本證實(shí)了上述研究的結(jié)論,在3.1%(9/295)的患者中檢測到POLE EDM。這部分患者診斷時(shí)更年輕(p<0.001),并且更常見右側(cè)腸癌(p=0.003),平均TMB為200.8突變/Mb,且表現(xiàn)出更強(qiáng)的CTL反應(yīng)。POLE EDM患者的5年無病生存率(DFS)為100%,MSI-H為63%,MSS為63%(p=0.013)[11]雖然POLE突變與CRC預(yù)后之間關(guān)系的研究不如EC的完善,以上研究基本可以得出POLE EDM的II/III期CRC預(yù)后較好的結(jié)論。


 根據(jù)POLE和MSI狀態(tài)分組的II期CRC的DFS KM曲線[11]

 

POLD1與子宮內(nèi)膜癌預(yù)后


POLD1是DNA聚合酶δ復(fù)合物p125的催化亞基,具有聚合酶和3’-5’核酸外切酶活性。POLD1參與DNA復(fù)制過程中滯后鏈的合成和校對(duì)[14]。POLD1突變腫瘤的特征與POLE突變腫瘤相似[14],但與POLE基因相比,關(guān)于POLD1突變與癌癥預(yù)后之間關(guān)系的研究較為少見。POLD1體系致病突變在CRC中非常罕見[10],在EC中有一些研究。


近期一項(xiàng)納入了6919例EC患者的研究發(fā)現(xiàn)POLE致病突變在亞裔、黑人和白人之間的突變頻率分別為6.1%、0.5%和4.6%,POLD1致病突變的頻率分別為5%、3.2%和5.6%。27%的POLE突變與POLD1突變共存。POLE/POLD1共突變與POLE或POLD1單獨(dú)突變患者生存相似(p=0.2)。共突變患者中位TMB為374.4 個(gè)突變/Mb,顯著高于僅POLD1突變的44.1和POLE突變的105.5(p<0.001)。與野生型相比,POLE和/或POLD1突變與內(nèi)膜樣組織學(xué)顯著相關(guān)(p<0.001)。POLD1突變患者的總生存率(OS)與種族(p=0.13)、組織學(xué)亞型(p=0.74)和TP53共突變(p=0.1)無關(guān)。研究指出使用POLE/POLD1突變的復(fù)合生物標(biāo)志物可能會(huì)識(shí)別出更多患者,從治療降級(jí)中受[15]。


 A、POLE和/或POLD1突變的OS分析;B、POLE和/或POLD1突變的TMB值[15]

 

 不同類型(A、種族,B、組織學(xué)亞型,C、TP53突變)POLD1突變患者的OS[15]

 

POLE/POLD1與免疫治療


前述多個(gè)研究共同提示,POLE突變腫瘤的突變負(fù)荷、新生抗原水平高,腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞較多,免疫檢查點(diǎn)過表達(dá),腫瘤局部微環(huán)境中免疫應(yīng)答反應(yīng)活躍,提示免疫治療獲益。但一直以來,POLE/POLD1突變僅作為免疫治療療效正向預(yù)測標(biāo)志物[16],并不能根據(jù)其突變指導(dǎo)免疫檢查點(diǎn)抑制劑(ICIs)的使用。2024年NCCN結(jié)腸癌/直腸癌指南v1均寫入了POLE/POLD1突變,與dMMR/MSI-H并列,用于指導(dǎo)帕博利珠單抗等多個(gè)ICI藥物的使用[10][17]。NCCN小腸癌指南也在v2中做了相同推薦[18]。雖然POLE/POLD1突變尚未獲批藥物伴隨診斷,基于多項(xiàng)臨床研究,NCCN指南做了這一推薦。


MD安德森中心的研究者確定了458例具有POLE突變的腫瘤患者,其中15%的POLE突變是致病性的。121例患者接收了免疫療法,包括非小細(xì)胞肺癌、CRC、黑色素瘤等十多個(gè)癌種。研究發(fā)現(xiàn)致病性POLE突變患者(含ICIs治療患者)的臨床獲益率(CBR)(82.4% vs 30.0%,p=0.013),中位PFS(15.1 vs 2.2 個(gè)月,p<0.001),中位OS(29.5 vs 6.8 個(gè)月,p<0.001)和中位治療持續(xù)時(shí)間(15.5 v 2.5 個(gè)月,p<0.001) 均有所提高[19]


 所有POLE突變患者的OS[19]

 

回顧性研究納入2016年至2023年全球多中心攜帶POLE/POLD1突變的27例晚期CRC患者,這些患者接受了PD-1/PD-L1抑制劑聯(lián)合或不聯(lián)合CTLA-4抑制劑治療。研究者將上述患者隊(duì)列與早期建立的610例接受ICIs治療的dMMR/MSI-H晚期CRC患者隊(duì)列相比較。POLE/POLD1突變與年輕、男性、RAS/BRAF突變頻率低,以及主要為右側(cè)結(jié)腸癌相關(guān)。與dMMR/MSI-H轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌(mCRC)相比,POLE/POLD1突變的mCRC患者的ORR顯著更高(89% vs 54%,p=0.01)。中位隨訪24.9個(gè)月后,POLE/POLD1患者的PFS顯著優(yōu)于dMMR/MSI-H患者(HR=0.24,p=0.01);OS數(shù)據(jù)也更優(yōu)(HR=0.38,p=0.09)。分子分析顯示,POLE/POLD1突變的腫瘤具有更高的TMB值[20]


 POLE/POLD1突變患者使用ICIs的療效優(yōu)于dMMR/MSI-H患者[20]

 

POLE/POLD1的其他臨床意義


PORTEC-3研究納入423例高風(fēng)險(xiǎn)EC患者,針對(duì)四個(gè)分子亞型,對(duì)比術(shù)后放化療聯(lián)用(CTRT)和單獨(dú)放療(RT)的療效。51例(12.1%)POLE突變患者中,術(shù)后CTRT和RT的5年無復(fù)發(fā)生存(RFS)分別為100%和97%(p=0.637),提示患者復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)較低,可考慮豁免輔助治療[21]。對(duì)880例PORTEC-1/2研究數(shù)據(jù)的分析顯示,66例(7.5%)POLE突變患者未觀察到局部復(fù)發(fā),這部分患者豁免輔助治療似乎是安全[22]。


 PORTEC-3研究中POLE突變患者的RFS和OS[21]

 

 PORTEC-1&2研究中POLE突變患者的局部復(fù)發(fā)時(shí)間[22]

 

分子分型在早期EC患者手術(shù)路徑選擇中亦有應(yīng)用研究,從TCGA數(shù)據(jù)庫選取473例患者進(jìn)行分析,291例(61.5%)患者接受開放手術(shù),182例(38.5%)患者接受微創(chuàng)手術(shù)(MIS)。不同分子亞型患者選擇開放性手術(shù)的生存結(jié)果相似。POLE突變或MSI-H的患者采用MIS的預(yù)后較好,TP53突變的預(yù)后較差(p<0.001);POLE突變型患者推薦MIS[23]。


韓國延世大學(xué)的研究者,對(duì)57例進(jìn)行保育治療的小于45歲的FIGO IA/IB期EC患者的活檢標(biāo)本進(jìn)行了分子分型,所有患者一線接受孕激素治療。研究僅納入兩例POLE致病突變患者。雖然這兩例患者均因復(fù)發(fā)或進(jìn)展接受了子宮切除,但研究者也承認(rèn)入組的POLE突變患者人數(shù)少,無法評(píng)價(jià)該亞型患者對(duì)激素治療的應(yīng)[24]。飛朔生物與合作伙伴評(píng)估了分子分型與子宮內(nèi)膜樣癌(EEC)或子宮內(nèi)膜非典型增生/子宮內(nèi)膜上皮內(nèi)瘤變(EAH/EIN)女性的治療應(yīng)答之間的關(guān)系。研究提示在進(jìn)行孕激素治療之前,EEC和EAH/EIN活檢樣本的分子分型可能預(yù)測有進(jìn)展風(fēng)險(xiǎn)的患者。POLE突變型和無特異分子(NSMP)型的預(yù)后優(yōu)于MSI-H/dMMR型和p53異常型[25]。


此外,聚合酶校正相關(guān)息肉綜合征(PPAP)是一種與結(jié)直腸癌、子宮內(nèi)膜癌相關(guān)的遺傳綜合征,由POLE和POLD1基因胚系突變引起,人群發(fā)生率為0.1%-0.4%[9][26]。NCCN指南將POLE/POLD1納入了多基因檢測的范圍之內(nèi),并對(duì)胚系突變攜帶者的結(jié)腸癌風(fēng)險(xiǎn)管理進(jìn)行了推薦[26]。

 

POLE/POLD1的檢測方法


目前尚無可識(shí)別POLE/POLD1突變的免疫組化標(biāo)志物,需依賴基因檢測結(jié)果。根據(jù)現(xiàn)有研究成果,POLE基因存在一些熱點(diǎn)突變,P286R和V411L是最常見的致病突變,根據(jù)飛朔生物參與的研究結(jié)果,二者的突變頻率合計(jì)為85%[4]。21年的專家共識(shí)里提到P286、V411L、S297F、A456P、S459F這5個(gè)熱點(diǎn)突變覆蓋95.3%的已知POLE基因致病位點(diǎn)[9]。但時(shí)至今日,OncoKB數(shù)據(jù)庫里已經(jīng)收錄了40多種POLE基因致病或疑似致病突變[14]。


一項(xiàng)對(duì)POLE突變的致病性進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估的研究中,研究人員分析了TCGA研究中具有POLE體細(xì)胞突變的82個(gè)EC數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)已知POLE EDM致病突變存在以下特異性的基因組改變:(1)C>A顛換>20%,(2)T>G顛換>4%,(3)C>G 顛換<0.6%,(4)indels <5%,(5)TMB>100個(gè)突變/Mb。研究者開發(fā)了一個(gè)POLE致病性評(píng)分系統(tǒng),以上基因組特征每項(xiàng)1分,在TCGA或COSMIC EC數(shù)據(jù)庫中反復(fù)出現(xiàn)加1分。研究人員采用4分作為臨界值,≥4分的腫瘤除攜帶5個(gè)熱點(diǎn)突變外,還攜帶有其他6個(gè)非熱點(diǎn)的POLE EDM突變。 在對(duì)3361位EC患者的隊(duì)列匯總分析中,研究者發(fā)現(xiàn)具有通過評(píng)分系統(tǒng)判斷為可能致病突變的患者,5年的RFS為92.3%,與之前報(bào)道的POLE超突變亞型預(yù)后相似,表明這部分患者應(yīng)歸類到POLE超突變型[27]


 POLE評(píng)分系統(tǒng)[27]

 

飛朔生物與合作伙伴,通過EC分子分型和腫瘤全基因檢測,在中國EC患者中檢出POLE基因核酸外切酶結(jié)構(gòu)域新發(fā)的T278K突變,根據(jù)POLE突變評(píng)分系統(tǒng),判定為致病突變,該患者被歸類到POLE突變型。免疫組織化學(xué)顯示患者M(jìn)SH6蛋白缺失,但MSI檢測結(jié)果為MSS,推測MSH6蛋白表達(dá)缺失是由于MSH6基因的2個(gè)無義突變導(dǎo)致蛋白截短引起的,可能是POLE T278K突變驅(qū)動(dòng)的繼發(fā)事件[28]。


 如果僅檢測POLE熱點(diǎn)突變,患者可能因MSH6缺失而被誤分類為dMMR型[28]

 

雖然POLE評(píng)分系統(tǒng)目前僅供參考,但不可否認(rèn)的是,隨著研究的不斷深入,有很多突變的致病性分級(jí)會(huì)發(fā)生變化。如果現(xiàn)在僅檢測熱點(diǎn)突變,遺漏了重要的信息,將來無法回溯和修正。專家共識(shí)也推薦在條件允許的情況下,采用高通量測序(NGS)的方法,檢測POLE基因9~14號(hào)外顯子區(qū)域的致病突變[9]


目前尚無指南共識(shí)對(duì)POLD1基因的檢測做出明確要求,文獻(xiàn)中已報(bào)道過的POLD1基因突變包括S478N、L606M、D402N等[2][20],OncoKB數(shù)據(jù)庫里收錄了9種POLD1基因致病或疑似致病突變[14]。NCCN結(jié)腸癌指南也指出POLD1基因的EDM具有臨床意義,可以采用NGS法進(jìn)行檢測[10]。


總結(jié)


在EC分子分型中,POLE基因致病突變檢測是最為重要的一環(huán),提示治療的降級(jí)?,F(xiàn)有分子分型并不完美,隨著技術(shù)的發(fā)展,研究者們開始關(guān)注更多輔助分型基因。POLD1突變的腫瘤特征、分子機(jī)制、臨床意義和檢測方法與POLE有相似之處,可以采用NGS法對(duì)POLE/POLD1進(jìn)行共檢。飛朔生物的子宮內(nèi)膜癌分子分型已升級(jí)為27基因+MSI版本。飛朔生物致力于為腫瘤個(gè)體化精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)檢測提供最具創(chuàng)新性的產(chǎn)品和服務(wù),并持續(xù)更新現(xiàn)有產(chǎn)品。

 

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