撰文 | 鹹姐
在真核細胞中，DNA聚合酶Polδ和Polε（控制堿基摻入和校對）以及錯配修複（MMR）系統（進行複制後監測）確定了精确DNA複制。POLD1和POLE或MMR基因（MLH1、MSH2、MSH6、PMS2）的生殖系和體細胞突變可導緻DNA複制修複缺陷，分别稱為聚合酶校對缺陷（PPD）和MMR缺陷（MMRD）。這是一些成人和兒童癌症中的超突變和微衛星不穩定性（MSI）的主要驅動因素，而受影響的個體通常在很年輕時就患上癌症，并且由于它們對放化療存在固有抵抗性，這類癌症通常都是緻命的，患者生存期極短【1-3】。
一些報道顯示，針對程式性死亡1（PD-1）信号的免疫檢查點抑制劑（ICI）對于像黑色素瘤和肺癌這樣的超突變成人癌症具有抗惡性良性腫瘤作用，但是這些反應僅在一部分患者中持續存在。目前，對惡性良性腫瘤突變負荷（TMB）在決定ICI反應性質和持續時間方面的相對重要性和可變臨界值的了解仍處于不斷發展中。值得注意的是，大多數癌症（包括超突變成人腦惡性良性腫瘤）被認為是“免疫冷”惡性良性腫瘤，對ICI無反應。更重要的是，在多個大型兒科臨床試驗中，ICI并沒有産生顯著的反應，而且被認為在兒童和青少年實體惡性良性腫瘤的治療中是無效的。此外，對于所有接受免疫治療的實體惡性良性腫瘤，區分真正的惡性良性腫瘤進展和炎性假進展（惡性良性腫瘤“閃爍”）是一個重大挑戰，也是有效治療的障礙。
盡管以前關于兒童癌症患者對ICI反應的研究結果令人失落，但是仍然有人不禁要問：起源于生殖系DNA複制修複缺陷的癌症是否可能因其過度突變負荷而受益于ICI呢？這一批人就是來自加拿大兒童醫院的Uri Tabori團隊，他們于2022年1月6日在Nature Medicine上線上發表題為Genomic predictors of response to PD-1 inhibition in children with germline DNA replication repair deficiency的文章，利用一項國際聯合注冊研究，報道了38例患者中45例進展或複發惡性良性腫瘤的ICI治療，評估了由生殖系DNA複制修複缺陷導緻的癌症患兒的抗PD-1治療的真實結果和反應預測因子。證明MMRD和PPD兩種機制都與免疫浸潤增加有關，有助于ICI有利反應的發生，并且發現了先前對ICI治療反應未知的一些惡性良性腫瘤類型的患者的生存率得到了改善，确定了突變負荷和微衛星插入/缺失（MS-indel）在預測免疫治療持續反應方面的雙重作用。
2015年5月至2019年3月期間，國際複制修複缺陷聯合會（IRRDC）對38名罹患了45種癌症并接受了PD-1抑制劑治療的患者進行了随訪。所有患者均存在生殖系複制修複缺陷（RRD），被診斷為先天MMRD、Lynch綜合征或PPD，包含了7種癌症類型，并分為3大類：中樞神經系統（CNS）惡性良性腫瘤（n=31）、非CNS實體惡性良性腫瘤（n=11）和血液系統惡性惡性良性腫瘤（n=3）。本文研究人員利用這些收集的回顧性和前瞻性的系統性資料進行了一項大型的、觀察性的、基于注冊的研究。
研究結果顯示，雖然三類惡性良性腫瘤對ICI治療的反應有顯著差異，非CNS實體瘤的反應最高（100%），其次是CNS惡性良性腫瘤（64%），血液系統惡性良性腫瘤的反應性最低（0%），但是總體而言，在55.5%的患者中觀察到反應性或穩定的疾病進展，大多數反應在随訪1.87年（中位數）後仍持續。而且患者3年總生存率（OS）為41.4%，其中18名患者在最後一次随訪時仍存活。不過，按照癌症類型進行分析顯示，非CNS實體瘤的生存率明顯高于CNS惡性良性腫瘤，盡管如此，與曆史上快速死亡的結果相比，本研究中複發/進展性CNS惡性良性腫瘤患者的OS（39.3%）和無進展生存率（PFS，26.9%）仍是一個顯著的改善。
為了更好地了解對ICI産生反應的分子決定因素，本研究在治療前和治療期間收集了患者的活檢标本和血樣進行集中分析。惡性良性腫瘤全外顯子組分析顯示單核苷酸變異（SNV）數量的高度變異性，包括與惡性良性腫瘤基因型相關的超高突變，并且單獨MMRD癌症的SNV明顯少于MMRD+PPD癌症。同時，進行COSMIC特征分析（反映潛在突變過程的印記）後的結果顯示突變特征在複制修複缺陷型癌症中具有獨特的診斷和預後作用。由于惡性良性腫瘤内在特征（如SNV、indel和微衛星特異性indel的突變負荷）對ICI反應的影響不同，那麼這些基因組特征及其潛在驅動機制是否存在獨立作用呢？研究結果顯示高SNV/Mb與患者對ICI的反應和生存率顯著相關；值得注意的是，複制修複缺陷狀态可預測反應和存活率，MMRD + PPD癌症患者具有更高的突變負荷，其對ICI有反應者所占比例更大。與此同時，在整個隊列中，總MS-indel也可預測惡性良性腫瘤反應和患者生存率。值得一提的是，由于MS-indel和SNV之間不存在顯著相關性，研究人員發現，盡管SNV和MS-indel在所有複制修複缺陷型癌症中均具有獨立的免疫原性，MS-indel對于确定SNV相對較低的僅MMRD癌症的預後特别重要。而結合兩種複制修複缺陷型癌症（僅MMRD和MMRD+PPD）的預測模型顯示，高SNV和總MS-indel共同顯示了與預後改善的相關性。總的來說，SNV和MS indel在決定複制修複缺陷型癌症的免疫治療反應方面具有雙重作用，包括CNS惡性良性腫瘤。
随後，研究人員探索了惡性良性腫瘤亞型是否會影響惡性良性腫瘤微環境和對治療的反應。研究結果顯示隊列中的所有非CNS實體瘤（包括僅發生MMRD）均含有高MSI，表現出高CD8+ T細胞浸潤，并對ICI反應良好，生存率改善。而具有高突變負荷和MMRD+PPD的CNS惡性良性腫瘤不僅增加了CD8+T細胞浸潤，而且PD-L1的表達也顯著增加，進而顯示出對ICI的應答和生存率提高。由此表明在由MMRD+PPD和高基因組MS-indel聯合驅動的超高突變環境中，免疫微環境的激活增加，與強大的CD8+T細胞應答相關，進而解釋了即使在CNS惡性良性腫瘤中也能看到的顯著反應。
在本研究中非常值得注意的一點是，12例（27%）惡性良性腫瘤的早期影像學表現為水腫和增強，提示惡性良性腫瘤周圍發炎或惡性良性腫瘤進展。這種現象發生在治療開始後的中位34天（範圍7-74天），被稱為惡性良性腫瘤“閃爍”。根據惡性良性腫瘤的位置，這些患者表現為頭痛、骨痛或腹痛等急性臨床惡化，其中8名患者提前停止了治療并最終去世，但另外4名患者繼續接受了ICI治療，并給予充分的支援治療後，表現出了對治療的客觀反應性。對發生惡性良性腫瘤“閃爍”的患者進行研究發現，“閃爍”發生時，存在一種預先存在的（特異性）免疫反應和進一步的ICI驅動的（非特異性和特異性）惡性良性腫瘤定向免疫擴張。進一步地系統觀察結果表明PD-1阻斷後的惡性良性腫瘤“閃爍”是發炎反應和惡性良性腫瘤抗原反應性T細胞增殖的結果，而作者指出，這種免疫微環境的過度激活也可能是有害的，因為它可能被誤解為惡性良性腫瘤進展并導緻過早放棄治療。
綜上所述，本研究首次闡明了PD-1阻斷對患有複發/難治性高突變癌症的生殖系DNA複制修複缺陷的兒童和青壯年具有顯著的療效，并可提高相關生存率。揭示了惡性良性腫瘤基因組狀态、微環境和系統免疫反應之間的複雜互相作用，特别是在極端突變和MS indel負擔的情況下。同時強調了研究遺傳性癌症綜合征對了解一般癌症過程和對患者産生直接治療影響的重要作用。
原文連結：
https://doi.org/10.1038/s41591-021-01581-6
制版人：十一
參考文獻
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