液体活检再进阶,通过“微卫星”高效预测不限癌种疗效,样本一致性达98.4%
2019/08/08
Guardant Health开发的Guardant360液体活检方法可以通过检测与不同类型癌症相关的微卫星不稳定性(MSI),从而有效预测患者对免疫检查点抑制剂反应。

随着DNA测序技术的发展,生物分子机制研究的深入,癌症治疗药物的研发也不断推进。不限癌种的抗癌疗法相继获得FDA批准, 但说到首款“不限癌种”疗法,还当属默沙东(MSD)公司的重磅PD-1免疫检查点抑制剂——Keytruda用于治疗带有微卫星不稳定性高(MSI-H)或错配修复缺陷(dMMR)的实体瘤患者 (2017年获批)。这款重磅药物自2014年首次获得FDA批准治疗晚期黑色素瘤以来不断扩展其适应症,从而发展成为现在的“不限癌种”。由于它的获批是FDA首款不依照肿瘤来源,而是依照生物标志物——MSI/dMMR进行区分的“不限癌种”疗法, 因此具有里程碑式的意义。

8月5日,专注于开发癌症液体活检的生物技术公司Guardant Health公司宣布其开发的Guardant360液体活检方法可以通过检测血液中的游离DNA(cell-free DNA——cfDNA)来发现与不同类型癌症相关的MSI,从而有效预测患者对免疫检查点抑制剂反应。


MSI是肿瘤免疫治疗的重要生物标志物

MS, 即微卫星, 一般是由1-6个核苷酸组成的短而重复的DNA串联重复序列。通常有超过 100000 个MS区域呈多态性分布于整个人体基因组中。这些MS在复制过程中易于出现移位错误,因此非常依赖于错配修复(MMR)机制来进行系统修复。而MSI,则指微卫星不稳定性,是由 DNA复制时插入或缺失突变引起的MS序列长度改变的现象,常由MMR功能缺陷(dMMR)引起。根据出现频率,MSI通常划分为三种状态:无明显MSI时为MSS; 频率>30% 时为微卫星不稳定性高(MSI-H); 频率<30%时为微卫星不稳定性低(MSI-L)。

1993年,MSI首次在结直肠癌中首次被发现。此后,越来越多的证据表明MSI不仅仅局限于结直肠癌, 也普遍存在于各类癌症中。如在2016年,Ronald J Hause等人利用基因组全外显子测序技术证实14种癌症患者癌细胞中均发生了MSI,而10个最易发生MSI的位点普遍存在于各种癌细胞中。他们同时发现,MSI-H好发于子宫内膜癌 (频率可高达30%)、结直肠癌和胃癌(频率19%)中。相反,MSI-L与MSS癌症患者中MSI的分布及频率较一致。

近年来,不少研究显示,MSI能很好地预测不同类型癌症中患者对PD-1和PD-L1免疫检查点抑制剂反应,是肿瘤免疫治疗的重要生物标志物。由美国国家综合癌症网络发布的权威指南《NCCN肿瘤学临床实践指南》在2016年版中将MSI纳入癌症检测建议, 并在2017年版中首次将两款PD-1单抗推荐用于具有dMMR/MSI-H分子表型的转移性结直肠癌(mCRC)的末线治疗。

然而,目前临床上对MSI这一重要生物标志物的检测往往需要传统组织活检来实现,可以通过或聚合酶链式反应(polymerase chain reaction, PCR) 直接检测 MSI序列变化,或是通过免疫组织化学法(immunohistochemistry, IHC) 间接检测 MMR 异常蛋白(即检测dMMR)来判断MSI。但因为组织活检侵入性和可及性的问题,这一方法无法成为筛查的有效工具。

液体活检为MSI检测带来新途径

此次,由美国GuardantHealth 公司、德州大学 MD Anderson 癌症研究中心、Samsung 医疗中心以及其它研究机构共同合作的研究项目,在MSI液体活检上有了新的突破,相关研究结果已发表在《Clinical Cancer Research》上。


该项目是目前为止最大规模的针对MSI的液体活检与组织活检的对比研究。研究人员采用Guardant360液体活检对1145个癌症患者的血液ctDNA样本进行了MSI状态检测, 并与已有的标准组织活检结果进行比较。结果显示,MSI状态在Guardant360液体活检与组织活检中获得了98.4%一致性。此外,在16名液体活检发现MSI-H的晚期胃癌患者中,免疫检查点抑制剂治疗达到63%的客观缓解率和81%的疾病控制率。这与通过标准组织检测方法的结果相似。

“在整个基因组中有上百万个MS,但是大部分都不适合用于血液临床基因组分析,”这项研究的负责人之一,德克萨斯大学胃肠道肿瘤内科教授Scott Kopetz博士说:“我们的结果表明,使用精心设计的探针组合,与有效的DNA捕捉技术和复杂的生物信息学工具相结合,我们能够准确、敏感地发现MSI。”

事实上,早在今年2月德克萨斯大学MD Anderson癌症中心的一项研究就已经提示了Guardant360液体活检方法在发现与不同类型癌症相关的基因突变和其它生物标志物上的巨大潜力。他们的结果显示Guardant360用于发现与非小细胞肺癌相关的7种基因突变的识别率与从患者肺部手术获取组织进行的组织活检相仿。

结语

Guardant360的研究结果让液体活检筛查MSI状态有望成为癌症患者的常规检查和帮助“不限癌种”抗癌疗法筛查癌症患者的重要工具。同时,在二代三代基因测序的辅助下,一次性检测与多个“不限癌种”的不同基因变异有望在同一测试中完成。


参考资料:

[1] Largest Study of its Kind Finds Guardant360 MSI Highly Concordant to Tissue.

[2] Blood test could replace biopsy for rare cancer treated by Keytruda

[3] Validation of Microsatellite Instability Detection Using a Comprehensive Plasma-Based Genotyping Panel

[4]Microsatellite instability as a biomarker for PD-1 blockade

[5] 默沙东重磅PD-1抑制剂“狙杀”小细胞肺癌;罗氏 “不限癌种”个体化疗法全球首获批

[6] 深度解析:关于MSI(微卫星不稳定性)

[7] 长文 | 关于MSI(微卫星不稳定性)你需要知道的都在这儿!

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