Что показывает Msi-анализ в онкологии

Обновлено: 20.11.2024

ЧИКАГО (GenomeWeb). Новый панраковый анализ показывает, что тестирование зародышевой линии на синдром Линча может быть полезным у пациентов с запущенными стадиями рака, у которых в опухолях наблюдается высокая микросателлитная нестабильность (MSI).

На ежегодном собрании Американского общества клинической онкологии на этой неделе исследователи из Мемориального онкологического центра имени Слоана-Кеттеринга представили данные проспективного исследования с участием 15 045 больных раком, у которых были проанализированы соответствующие образцы опухоли и нормальные образцы с помощью MSK-IMPACT, FDA. -авторизованный конвейер нового поколения на основе секвенирования для обнаружения MSI, а также мутаций в сотнях генов, связанных с опухолью.

После кластеризации опухолей на основе их показателей MSI группа наложила информацию о генных мутациях синдрома Линча в зародышевых линиях пациентов, продемонстрировав, что синдром аутосомно-доминантной предрасположенности к раку значительно преобладает у людей с опухолями в MSI. высокая (MSI-H) и промежуточная/неопределенная (MSI-I) группа, но редко у лиц с микросателлитно-стабильными (MSS) опухолями.

Половина опухолей, возникающих у лиц с явным синдромом Линча с опухолями MSI-H или MSI-I, были колоректальными или эндометриальными — типы рака, которые наиболее известны при синдроме Линча.

Однако оставшиеся опухоли принадлежали к целому ряду других типов. И многие из них произошли у людей, которые не соответствовали бы стандартным клиническим критериям для тестирования синдрома Линча, объяснила старший автор исследования Зофия Кинга Стадлер, медицинский онколог в Мемориальном Слоун-Кеттеринг и директор клиники службы клинической генетики MSKCC. р>

Следовательно, она и ее коллеги выступают за более широкое тестирование синдрома Линча у пациентов с поздними стадиями рака с опухолями MSI-H, особенно в связи с тем, что профилирование MSI стало преобладать при распространенных или метастатических раковых заболеваниях с тех пор, как Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США одобрило анти-PD. -1 ингибитор иммунных контрольных точек пембролизумаб для лечения запущенных солидных опухолей со статусом MSI-H.

"Это приведет к повышению способности распознавать синдром Линча не только у наших больных раком, но и у членов семьи из группы риска, которым может быть полезно генетическое тестирование на Линча и последующее усиленное наблюдение за раком и меры по снижению риска", Об этом Штадлер заявил на брифинге ASCO для прессы, посвященном исследованию в эти выходные.

Комментируя исследование во время этого брифинга, эксперт ASCO Шеннон Вестин, исследователь гинекологической онкологии и репродуктивной медицины в Онкологическом центре Андерсона, назвала его "исследованием, полностью изменившим практику".

«MSI имеет не только терапевтическое значение, но и профилактику рака», — сказал Вестин. "Мы тестировали только верхушку айсберга пациентов с синдромом Линча".

Алисия Лэтэм Шварк из MSKCC представила дополнительные подробности анализа на сегодняшнем клиническом симпозиуме ASCO.

Использовав данные MSK-IMPACT и MSIsensor, ученые объединили опухоли в группы MSI-H, MSI-I и MSS, сообщил Шварк, выявив типы опухолей, которые оказались особенно склонными к MSI. Например, опухоли MSI-H составляли четверть всех рассмотренных случаев рака тонкой кишки, в то время как 16 и 14 процентов опухолей эндометрия и колоректальных опухолей относились к MSI-H соответственно. Большая часть адренокортикальных карцином имела статус MSI-I.

После получения разрешения IRB на разоблачение данных зародышевой линии MSK-IMPACT для генов синдрома Линча команда также смогла определить, совпадают ли эти классификации MSI с наличием патогенных или вероятно патогенных изменений в мутациях, связанных с синдромом Линча, в гене Линча. связанные с синдромом гены репарации ДНК MLH1, MSH2, MSH6, PMS2 и EPCAM.

Действительно, более 16 процентов из 326 опухолей, классифицированных как MSI-H, содержали мутации, связанные с синдромом Линча, как и 1,9 процента из 699 опухолей, обозначенных как MSI-I. Напротив, только 0,3 % из 14 020 опухолей MSS содержали характерные мутации синдрома Линча в MLH1, MSH2, MSH6, PMS2 или EPCAM — на уровне 0,3 % распространенности синдрома Линча, о котором ранее сообщалось среди населения в целом.

Как и ожидалось, значительная часть опухолей с мутациями синдрома Линча — 33 из 66 случаев MSI-H или MSI-I с положительным результатом на мутацию Линча — возникла у людей с CRC или раком эндометрия. А вот оставшиеся опухоли — нет.

Мутации синдрома Линча обнаруживаются в зародышевой линии людей с раком предстательной железы, саркомой, мезотелиомой и другими типами рака, не связанными с этим заболеванием в прошлом. И почти половина случаев не-КРР/рака эндометрия с мутациями гена Линча и статусом MSI-H или MSI-I приходится на случаи, которые не соответствуют текущим критериям тестирования на синдром Линча.

Штадлер отметил, что аналогичные исследования необходимы для случаев рака на ранней стадии, например, на случай, если появится возможность вмешаться в растущие опухоли с помощью MSI. «Что, если есть злокачественные новообразования, которые действительно имеют более высокий уровень MSI на ранней стадии? Тогда последствия этого могут быть еще больше», — сказала она GenomeWeb.

Кроме того, еще предстоит выяснить, может ли быть полезен расширенный скрининг на типы рака, ранее не связанные с синдромом Линча, сказал Стадлер, в зависимости от пенетрантности и пожизненного риска этих видов рака, а также наличия надежных стратегий скрининга. для них.

Опухоли MSI-H часто были отмечены мутационными сигнатурами дефицита репарации ДНК (MMR-D), идентифицированными с использованием данных о последовательности опухоли, сообщила команда, хотя статус MSI и MMR-D по-прежнему предоставлял дополнительную информацию об опухолях.

Используя свои данные, исследователи также начали выявлять распространенность MSI-H/I в опухолях у людей, несущих зародышевые мутации в определенных генах синдрома Линча. Например, MSI был обычным явлением в опухолях у людей, несущих мутации MSH2 или MLH1 в их зародышевой линии. Эта нестабильность была менее распространена в опухолях у людей с зародышевыми изменениями в MSH6 или PMS2, которые имеют более низкий риск рака и более высокую частоту мутаций в общей популяции.

Сегодня на утреннем симпозиуме по клиническим наукам Сабина Теджпар из университетской больницы Ливена обсудила потенциальную возможность более рутинного профилирования MSI опухоли, подчеркнув имеющиеся данные и доступные стратегии тестирования.

Постоянно ведутся споры о наилучшей стратегии выявления дефектов репарации несоответствий, связанных с раком, которые могут вызывать MSI, — будь то ПЦР MSI, секвенирование нового поколения MSI или иммуногистохимическое окрашивание, — сказал Стадлер, добавив, что Колледж американских патологоанатомов и ASCO недавно создала группу экспертов для изучения таких вопросов.

Адрес для переписки: Д-р Мехрдад Зейналиан, кафедра генетики и молекулярной биологии, медицинский факультет, Исфаханский университет медицинских наук, Исфахан, Иран. Электронная почта: moc.liamg@dadrhemnailaniez

Эта статья находится в открытом доступе и распространяется в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0, которая позволяет другим микшировать, настраивать и развивать произведение в некоммерческих целях при условии, что автор указан и новые творения лицензируются на тех же условиях.

Аннотация

Микросателлитная нестабильность (MSI) — это молекулярный признак некоторых видов колоректального рака (CRC), при котором короткие тандемные повторы подвержены мутациям вместе с последовательностями ДНК. Это связано с дефицитом системы восстановления несоответствия ДНК из-за зародышевой / соматической мутации в генах восстановления несоответствия (MMR). Мутации зародышевой линии приводят к синдрому Линча (LS), в то время как эпигенетическое замалчивание генов приводит к спорадическим опухолям CRC. В нашей статье мы обсуждаем наиболее важные клинические аспекты тестирования MSI при CRC. Мы рассмотрели наиболее надежные релевантные исследования и клинические испытания в соответствии с их высококачественными методами, особенно за последние два десятилетия. Тестирование MSI используется для классификации опухолей CRC как MSI-высокая (MSI-H), MSI-низкая и микросателлитно-стабильные опухоли. Опухоли с дефицитом MSI-H или MMR показали лучший прогноз среди всех CRC, поэтому тестирование MSI считается хорошим прогностическим маркером. Кроме того, он используется для выявления СЛ среди пациентов с семейным КРР. Существует диагностическая мутация в гене BRAF (V600E), по которой спорадические CRC можно отличить от CRC, связанных с LS, из-за ее соответствия спорадическим CRC, а не LS. Хотя некоторые предыдущие исследования продемонстрировали прогностическую роль тестирования MSI в процессе химиотерапии, появление некоторых противоречивых результатов в недавних исследованиях не убедило многих авторов рекомендовать его в качестве рутинного обследования для оценки терапевтического ответа. Несмотря на то, что новые молекулярные результаты открыли новые возможности для разработки клинического лечения колоректального рака, тестирование MSI остается превосходным прогностическим и диагностическим инструментом для опухолей колоректального рака.

Ключевые слова: колоректальный рак, синдром Линча, микросателлитная нестабильность, тестирование микросателлитной нестабильности, несоответствие -ремонт

Какие молекулярные пути вызывают колоректальный рак?

В целом существует как минимум три основных молекулярных пути, лежащих в основе развития колоректального рака (КРР): путь хромосомной нестабильности (CIN), путь микросателлитной нестабильности (MSI) и путь фенотипа метилатора CpG-островков (CIMP).[1, 2,3] CIN является наиболее распространенной молекулярной причиной геномной нестабильности при CRC, поэтому она является исходной генетической основой примерно 65–70% всех спорадических опухолей CRC.[4] CIN характеризуется дисбалансом числа хромосом (анеуплоидия), хромосомной амплификации и высокой частотой потери гетерозиготности, что приводит к некоторым вредным мутациям в генах-супрессорах опухолей, таких как APC и TP53 и онкогены, включая KRAS.[5,6]

Второй молекулярный путь — это MSI, включающий около 8–20 % всех опухолей CRC, который чаще встречается на стадии II (20 %), чем на стадии III (12 %) и стадии IV (4 %).[7,8 ] Это генетическое изменение представляет собой молекулярный отпечаток пальца для мутации ДНК при дефиците системы репарации несоответствия (MMR) из-за мутаций зародышевой линии или эпигенетических изменений в генах MMR, о которых мы подробнее обсуждаем в статье. [2,9]

Последний путь — это эпигенетические молекулярные изменения, ведущие к изменению экспрессии или функции гена без каких-либо изменений в его последовательности ДНК.[10] Например, CIMP в определенных участках промотора может привести к молчанию некоторых жизненно важных генов-супрессоров опухолей, завершая развитие опухоли, что обнаруживается примерно в 35% опухолей CRC.[11,12]

Что такое микросателлитная нестабильность?

MSI — это особое молекулярное изменение, характерное в среднем для 15 % CRC.[3,9] Сначала эти молекулярные изменения были названы «рассеянными соматическими мутациями» в простых тандемных повторах[13] или фенотипом ошибок репликации ( РЭР).[14] Из-за дефекта системы репарации несоответствия ДНК (MMR), микросателлитов или коротких тандемных повторов, повторяющихся последовательностей, содержащих до 100 нуклеотидных единиц от 1 до 6, склонны к накоплению мутаций. В основном это связано с неэффективным присоединением ДНК-полимераз к этим повторяющимся последовательностям во время репликации ДНК. Наиболее распространенными ошибками, связанными с микросателлитами, являются несоответствия оснований, которые ускользают от внутренней корректирующей функции ДНК-полимераз, что приводит к шпилькам ДНК. Система ДНК-MMR отвечает за исправление ошибок репликации в микросателлитах, включая четыре хорошо известных белка: MLH1, MSH2, PMS2 и MSH6, взаимодействующих друг с другом в виде гетеродимерных комплексов.[13] В клетках с дефицитом MMR гены, включающие микросателлиты в их кодирующих областях, такие как ген трансформирующего фактора роста (TGF)-βRII, более восприимчивы к мутациям со сдвигом рамки считывания.[16] Среди генов MMR два гена, включая MSH3 и MSH6, содержат кодирующие микросателлитные области, которые подвержены мутациям при раке с высоким MSI (MSI-H)[11].

MSI представляет собой молекулярное изменение в некоторых различных опухолях, таких как колоректальный рак, рак желудка, эндометрия, яичников, сальных желез, глиобластомы и лимфомы.[17] Большинство опухолей MSI CRC являются спорадическими, обычно из-за эпигенетического молчания промотора MLH1 из-за соматического гиперметилирования. Они содержат около 12%–15% всех CRC, в которых отсутствие функции MLH1 может привести к быстрому накоплению мутаций в других генах, таких как TGF-β и BAX, что приводит к опухоли. развитие.[12] Между тем, недавно сообщалось о соматическом наследственном гиперметилировании промотора гена MSH2, которое редко происходит из-за некоторых крупных делеционных мутаций в последнем экзоне EPCAM, гена, расположенного рядом с MSH2. или локус EPCAM-MSH2.[19] Несколько опухолей MSI-CRC, в том числе около 2–3% всех опухолей CRC, связаны с синдромом Линча (LS), наследственным предрасполагающим раковым синдромом, который в основном связан с мутацией зародышевой линии в одном из четырех ДНК-MMR. гены: MLH1, MSH2, PMS2 и MSH6.[20,21]

Как проводится тестирование нестабильности микроспутника?

Тестирование MSI выполняется путем амплификации микросателлитных повторов на основе полимеразной цепной реакции (ПЦР) и сравнения их размера вместе с ДНК в нормальных клетках и опухолевых клетках. В настоящее время его получают с помощью флуоресцентных праймеров и капиллярного электрофореза.[22] Национальный институт рака рекомендовал диагностическую панель для тестирования MSI, в которой используются два мононуклеотидных маркера, названных BAT-25 и BAT-26, и три динуклеотидных маркера, названных D2S123, D5S346 и D17S250. С помощью этой панели MSI-H определяется, когда по крайней мере два маркера из пяти маркеров в опухолевых клетках демонстрируют вариабельность своего размера по сравнению с нормальными клетками. Между тем, если нестабильность в опухолевых клетках присутствует только по одному маркеру, молекулярный фенотип классифицируется как низкий MSI (MSI-L). В статусе микросателлитной стабильности (МСС) маркер нестабильности в ДНК опухолевых клеток отсутствует.[23]

Впоследствии некоторые исследования показали более высокую специфичность и равную или более высокую чувствительность для мононуклеотидных маркеров по сравнению с динуклеотидными маркерами при тестировании MSI, в соответствии с которым были разработаны некоторые коммерческие наборы. Эти мононуклеотидные повторы квазимономорфны; следовательно, почти все люди гомозиготны по каждому общему аллелю предоставленного маркера. Использование мономорфных маркеров упрощает интерпретацию данных.[24,25] В коммерческий диагностический набор MSI, систему анализа Promega MSI, были включены не мононуклеотидные маркеры, а пентануклеотидные маркеры. все пять мононуклеотидных маркеров и два пентануклеотидных маркера выполняются всего за одну реакцию. Длину амплифицированных продуктов легко наблюдать с помощью метода капиллярного электрофореза, с помощью которого стоимость тестирования MSI была значительно снижена. [26,27] Некоторые исследования показали, что в опухолях MSI-L нестабильность обычно наблюдается только в динуклеотидных маркерах. . Следовательно, если анализ MSI ограничен только динуклеотидными маркерами, он может ошибочно переоценить опухоли MSI-L или MSS как опухоли MSI-H.[28]

Естественно, опухоли, удаленные хирургическим путем, и прилегающие к ним здоровые ткани являются лучшими источниками для получения образцов для тестирования MSI. Между тем, для рака прямой кишки, который лечится неоадъювантной терапией для уменьшения остаточной опухоли, предоперационная биопсия обычно подготавливает лучший образец для тестирования MSI, чем хирургическая опухоль [Рисунок 1].[11]

Компания Promega уже более 15 лет является лидером в области исследований микроспутниковой нестабильности (MSI). Благодаря точной работе и экспертной поддержке система анализа MSI Promega является золотым стандартом анализа MSI в клинических исследованиях.

Испытание MSI опухолевой ткани регулярно проводится с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) и капиллярного электрофореза (КЭ) в течение многих лет с целью выявления функциональных признаков геномной нестабильности (потеря системы репарации несоответствия ДНК), связанной с исследованиями. при наследственном раке под названием синдром Линча. В последнее время роль MSI в качестве биомаркера была расширена за пределы его классической связи с синдромом Линча, а также стала солидной опухолью, тканевым маркером для отбора пациентов для иммунотерапевтических средств против рака, называемых ингибиторами иммунных контрольных точек.

Мы предоставляем продукты для тестирования микросателлитной нестабильности для использования в исследованиях по всему миру и для использования в IVD в некоторых странах.

Что такое микросателлитная нестабильность (MSI)?

Микросателлитная нестабильность — это накопление ошибок вставки или удаления в последовательностях микросателлитных повторов в раковых клетках в результате дефицита одного или нескольких основных белков репарации несоответствия ДНК (dMMR).

Тестирование микросателлитной нестабильности (тестирование MSI) измеряет способность клетки исправлять ошибки в репликации ДНК. Каждый раз, когда клетка делится, ДНК этой клетки копируется. Механизм клетки иногда делает ошибки при копировании ДНК перед делением клетки. Одна из таких ошибок называется несоответствием, когда во вновь синтезированную цепь ДНК вставляются или удаляются лишние нуклеотиды, а на матричной цепи нет соответствующих совпадений. В нормальных клетках есть система, называемая восстановлением несоответствия (MMR), для обнаружения и исправления таких ошибок. Определенные части генома, называемые микросателлитами, особенно чувствительны к ошибкам несоответствия и служат маркерами дефицита репарации несоответствия (dMMR).

Микросателлитные последовательности мононуклеотидных повторов, обнаруженные по всему геному, особенно чувствительны к ошибкам транскрипции. Таким образом, высокочастотная микросателлитная нестабильность (MSI-H) считается маркером наличия мутаций или подавления метилирования некоторых основных генов MMR ДНК.

Недавно статус MSI был заново открыт в качестве биомаркера иммунотерапевтического ответа, что делает статус MSI все более актуальным инструментом в генетических и иммуноонкологических исследованиях.

Анализ MSI обычно включает сравнение аллельных профилей микросателлитных маркеров, полученных в результате амплификации совпадающих пар тестовых и нормальных образцов ткани. Изменения размера фрагмента амплификации в тестовом образце по сравнению с соответствующим нормальным образцом свидетельствуют о MSI.

Компания Promega выпустила первый коммерчески доступный набор для исследования MSI в 2004 году.

Простое и более полное тестирование микроспутниковой нестабильности

Используя всего 2 нг ДНК, полученной из FFPE, новый анализ Applied Biosystems TrueMark MSI включает панель из 13 микросателлитных маркеров для тестирования MSI, связанного с раком, связанным с синдромом Линча, помимо колоректального рака, и изучения иммунотерапии. Прилагаемое программное обеспечение для анализа и составления отчетов с автоматическими звонками поможет вам повысить эффективность рабочего процесса.

Что такое микросателлитная нестабильность и почему это важно?

Микросателлитная нестабильность (MSI) — это состояние генетической гипермутабельности, возникающее в результате нарушения репарации несоответствия ДНК (MMR). Исследования показывают, что наличие высоких уровней MSI (MSI-H) может быть предиктором синдрома Линча, наследственного заболевания, связанного с повышенным риском развития рака при различных типах опухолей, включая колоректальный рак, рак желудка и рак эндометрия.

Дефекты MMR также приводят к новым соматическим мутациям в неродственных локусах по всему геному. Эти мутации могут производить иммуногенные белки, которые могут «запускать» иммунный ответ на чужеродные неоантигены в опухоли. Опухоли MSI-H потенциально более чувствительны к лечению ингибиторами иммунных контрольных точек, чем опухоли с микросателлитной стабильностью (MSS), что делает анализ MSI различных опухолей важным для выявления тех, рост которых может быть замедлен иммунотерапевтическим лечением.

Упрощение тестирования MSI

TrueMark MSI Assay – это экономичный и доступный анализ с расширенной панелью из 13 маркеров MSI, который включает программное обеспечение для анализа TrueMark MSI. Весь рабочий процесс занимает всего четыре часа, чтобы определить состояние образца. Анализ TrueMark MSI использует набор из 6 красителей для включения дополнительных маркеров и не требует использования совпадения опухоли с нормой, что вдвое сокращает количество лунок, необходимых для одного образца, и снижает нагрузку на обработку образцов.

Рис. 1. Простой и быстрый рабочий процесс. Переход от извлеченной ДНК к результатам всего за четыре часа с менее чем одним часом практического времени.

Функции теста TrueMark MSI Assay включают:

Существующая совместимость рабочих процессов — разработана для работы с генетическими анализаторами SeqStudio и серии 3500.
Расширенная панель: 13 микросателлитных маркеров (включая панель Bethesda) для тестирования MSI, связанного с раком, связанным с синдромом Линча, и для изучения иммунотерапии
Низкие затраты — используйте всего 2 нг ДНК, полученной из FFPE.
Быстрый рабочий процесс: от извлечения ДНК до получения результатов требуется всего четыре часа, а практические занятия занимают менее часа.
Программное обеспечение для анализа — в комплект входит программное обеспечение для автоматического вызова маркеров и программное обеспечение для составления отчетов.

Примечание по применению: анализ TrueMark MSI — упрощенное решение для анализа микросателлитной нестабильности в образцах опухолей FFPE

В этом примечании по применению описывается разработка нашего нового решения для анализа MSI, которое включает расширенную панель из 13 маркеров MSI и две высоковариабельные последовательности STR, которые можно использовать для отслеживания идентичности образцов. Он оптимизирован для использования с генетическими анализаторами SeqStudio и серии 3500. Кроме того, мы разработали программное обеспечение для анализа, которое не требует параллельного анализа нормальной неопухолевой ткани. Узнайте больше о новом тесте TrueMark MSI Assay, загрузив наши рекомендации по применению.

Читайте также: