免疫治疗丨免疫检查点抑制剂生物标志物之MSI

随着肿瘤免疫治疗时代的到来，免疫检查点抑制剂的研发和审批的进步，确保了免疫检查点抑制剂已经作为肿瘤治疗的新的有效方法之一。临床研究显示，单独使用PD-1抑制剂，只有20-40%的病人会对免疫治疗产生反应，医生很难知道免疫疗法是否对某个病人有效，如何筛选出这部分有应答的患者则是临床所面临及需要解决的问题 。（经典型霍奇金淋巴瘤是一个例外，单独使用，有效率高达80%以上）

有没有生物标志物（Biomarker）能够预测对免疫检查点抑制剂的反应？开发生物标志物对于帮助患者分层以及预估患者是否对免疫阻断单独疗法有反应，是否需要组合疗法或者接受其他的治疗是必要的。

精准医学始于靶向治疗，免疫治疗从一开始就在思考能否利用靶向治疗开辟新的成功路径。就目前而言，免疫治疗已经开辟了通向精准治疗的各种路径。

目前，影响 Immune checkpoint inhibitor（免疫检查点抑制剂）的有效生物标志物包括：PD-L1，MSI，dMMR，TMB，Neoantigen等，更多反映免疫疗效的生物标志物还在不断的研究与试验中。

今天我们聊聊MSI，MSI也是FDA批准的PD-1抑制剂主要判定指标，而且针对的是泛实体瘤，其检测方法主要为多重荧光PCR法（毛细管电泳）。关于MSI的背景知识，之前有介绍过，在此不多做赘述，感兴趣的可以去看看（建议必看，配合此篇内容会有更大提升）：

广谱免疫药物Biomarker之MSI

靶向用药丨MSI位点及检测方法如何选？

微卫星不稳定（MicroSatallite Instability，MSI）指分布在人类基因组中的简单重复的DNA序列，一般由1-6个碱基组成（重复单元，常见重复单元为双碱基CA／GA或单碱基T／A等），串联重复排列，重复5-50次。表现于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，微卫星位点的重复单位的数目不同。MSI现象于1993年被Jacobs等人在结直肠癌中首次发现，与癌症发生有关，可用于癌症检测。

微卫星序列的3种类型

DNA复制过程中， 当复制复合物复制一个重复单位（repeat unit）后，子链与模板链分离，然后与下一个或下几个重复单位重新结合，使一个或几个重复单位形成“环凸”（looped out）区域。【MSI的发生的原理就如同小学生抄课本一样，小学生照着课本抄（DNA复制的过程），但是在抄的过程中也会抄错（MSI发生），可能一个字（MS）抄了很多遍，也可能好几个字（MS）抄了很多遍，这时候错误越来越多就会形成重大的错误（MSI-H）】

错误产生机制

MSI检测的panel有几种，1997年NCI推荐使用Bethesda panel：包括Bat25，Bat26，D2S123，D5S346，D17S250。如果五个标记物中有两个或两个以上的序列长度发生变异，则为MSI高度不稳定（MSI-H），如果只有一个发生变异，则为MSI低度不稳定（MSI-L）。

2002年Hamelin和他的同事们提出了一个新的由5个准单态性单核苷酸标记物组成的panel，被称为Pentaplex panel；目前获批的商业试剂盒仅有Promega公司的一款产品（MSI Analysis System），能够一次检测5个准单态性单核苷酸位点，包括›BAT-25，BAT-26，NR-21，NR-24，MONO-27及两个质控的5核苷酸重复位点（Penta-C ＆ Penta-D）。近年来，市场涌现出各种MSI检测位点的试剂盒，有检测5个位点的，有检测8个位点的，还有检测几十个位点的，至于哪个更准确，到现在也没有标准。

MSI为什么被批准？

2017年5月23日，FDA加速批准默沙东KEYTRUDA（pembrolizumab）治疗带有微卫星不稳定性高（MSI-H）的实体瘤患者，成为第一个“广谱免疫药物”。

Keytruda（pembrolizumab，帕母单抗）的获批是基于一项149位都带有MSI-H或dMMR变异患者参与的临床试验，在90名结直肠癌患者中，它的客观缓解率为36%，而在剩下的14种癌症患者中，它的客观缓解率有46%，在出现缓解的患者中，缓解时长超过半年比例超过了78%，试验患者接受Keytruda治疗，直至出现不可接受的毒性或是出现疾病进展，最大治疗周期为24个月。

2017年 8 月1 日，FDA 加速批准OPDIVO（nivolumab）用于治疗高度微卫星不稳定性（MSI-H）的12 岁以上转移性结直肠癌患者。

MSI-H为什么响应高？

微卫星不稳定性（MSI）-->无法修复的基因在各种外在环境影响下开始突变，越来越多，肿瘤突变负荷（TMB）增加，进而产生了相关新抗原-->淋巴细胞受到调动，抑制肿瘤生长，形成肿瘤浸润淋巴细胞。

免疫治疗与MSI-H

MSI-H的常见肿瘤

MSI-H/dMMR突变在很多实体瘤中都存在，但是比例不高。

2016年，美国癌症研究协会（AACR）对癌症中发生MSI-H（MSI-H在这里定义，至少2/5或30%的测试微卫星位点的变异）的数据进行了一个综述：结直肠癌、子宫内膜癌、胃癌、肝癌、甲状腺癌、壶腹癌及皮肤癌（黑色素瘤）等患者中相对较多，超过10%；其他肿瘤如卵巢癌、宫颈癌、食管腺癌、软组织瘤、头颈癌、肾癌及尤文肉瘤则在2%~10%之间；还有MSI-H低于2%的肿瘤，如鳞状细胞皮肤癌，基底细胞皮肤癌、前列腺癌、肺癌、乳腺癌、骨肉瘤、胶质母细胞瘤、胰腺导管腺瘤、膀胱癌及睾丸生殖细胞癌。具体比例如下图所示。

2016年，Nature Medicine上Ronald J Hause等人发表了利用基因组全外显子测序技术，分析了18中癌症5930个基因组的20万个MSI位点情况，发现其中14种癌症患者癌细胞中发生MSI，4种没有发生。

此数据与上述的AACR数据有些许不同，比如针对甲状腺癌，AACR统计的30例患者中63%会发生MSI，但是Nature的全外显子组检测显示，484名甲状腺癌患者，并没有一例发生MSI，所以MSI在某些肿瘤中的频率还是差异较大的。

18种肿瘤MSI发生全景图

MSI检测的意义

一、MSI最开始主要在结直肠癌中进行研究，而且结直肠癌是一种遗传异质性的疾病。约15%的结直肠癌存在染色体组不稳定性，而染色体组不稳定，是由于不同程度的微卫星不稳定造成的，其中3%为Lynch综合征，另外12%为散发性。

此外，TNM Ⅱ期或Ⅲ期的CRC伴 MSI-H 的患者预后更好，但接受 5-FU 为基础的辅助化疗并不获益，而对含奥沙利铂或伊立替康的化疗有效。

二、肿瘤免疫治疗是近年来肿瘤治疗中最令人兴奋的发展，尤其是PD-1/PD-L1免疫疗法已成为当今热门话题。MSI是预测肿瘤免疫治疗的一种有效生物标志物。

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