基因组背景知识之MSI(微卫星不稳定)

了解前提

  1. 微卫星:整个基因组有超过 100000 个被叫作「微卫星」的短串联重复序列区域,复制过程中易于滑动出现错误,因此非常依赖于 MMR 系统修复。
  2. 错配修复MMR(mismatch repair):系统成员包括MLH1,MSH2,MSH6 和 PMS2等蛋白。DNA 复制过程中偶尔会出现小 DNA 错配错误,可以被这些蛋白识别后剪切,并合成新链进行修复。 4 个蛋白出现异常时,引起 MMR 缺陷(deficient MMR, dMMR),不能发现和修改微卫星复制错误而造成弥漫的微卫星不稳定(microsatellite instability, MSI)。

定义

Microsatellite Instability(MSI),即微卫星不稳定性,是指DNA复制过程中,错配修复机制(DNA mismatch repair, MMR)失灵,致使重复片段增加或减少无法被机体修复,引起微卫星长度变化的现象。
以正常DNA为模板进行复制时,核心重复碱基少了,正常机体能够识别合成的错误DNA进行修正,而肿瘤组织则因为DNA修复蛋白出现障碍,无法修复。

MSI

在基因分布图上表现为在一个峰两侧的宽度增加【基因的长度增加、减少,导致峰宽度变宽】,如下图
基因分布图MSI

分类

在癌症患者中不一定全部出现MSI,根据MSI的发生情况可分为
(1)MSS:
Microsatellite Stability,微卫星稳定性。即微卫星不发生突变。
(2)MSI-L:
Low-frequency MSI,低频微卫星不稳定性,即患者微卫星突变检测出的频率低。<40%的微卫星位点发生变化
(3)MSI-H:
High-frequency MSI,高频微卫星不稳定性,即患者微卫星突变检测出的频率高。≥40%的微卫星位点发生变化

评估指标

marker:
①经典指标

NCCN推荐

②商业开发的更为灵敏
第二组marker

①可进行荧光PCR 引物对多个微卫星多态位点进行扩增【BAT25,BAT26,D2S123, D5S346 和 D17S250 】,然后通过毛细管电泳对多态性扩增片段进行分离,通过荧光检测系统(如ABI 测序仪)确定扩增片断的长度,实现对微卫星多态位点的分型。PCR 是检测的金标准,能够更客观地评估功能性 dMMR 活性,但是对实验室条件要求高,价格相对昂贵。

免疫组织化学法 (immunohistochemistry, IHC),如MLH1、MSH2、MSH6 和 PMS2的免疫组化,如果 4 个蛋白中 ≥ 1 个不表达,肿瘤可能为 MSI-H。IHC 便宜易行,但是有可能漏掉一些其他 MMR 蛋白引起的异常,而且由于肿瘤的异质性,整个肿瘤的评分有可能不一致。

生物意义

虽然大部分微卫星位于非编码区,但是错置的突变会导致移码突变,引起肿瘤相关基因出现异常,进而诱导癌症发生

  1. MSI存在是结直肠癌手术预后良好的标志!
  2. MSI-H的结直肠癌患者5-FU药物化疗基本无效
  3. BRAF(V600E)突变显著影响MSS患者预后、而MSI-H患者预后不受影响
    4.MMR/MSI 还可以预测免疫治疗的疗效。MSI-H/dMMR 肿瘤突变多,具有广泛的免疫源性,因而对于 PD-1/PD-L1 抑制剂反应良好。其潜在原因可能是MSI患者的癌细胞变异更大,更易于免疫识别。

参考文章:

  1. https://zhuanlan.zhihu.com/p/447983952
  2. http://oncol.dxy.cn/article/610812
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