微卫星不稳定性的生物学意义

结直肠癌中微卫星不稳定状态可预测免疫治疗效果微卫星 (Microsatellite) 是遍布于人类基因组中的短串联重复序列, 有单核苷酸、双核苷酸或高位核苷酸的重复，重复次数10-50 次。

与正常细胞相比，肿瘤细胞内的微卫星由于重复单位的插入或缺失而导致微卫星长度的改变，就叫做微卫星不稳定性（MSI）。

据文献报道，大约 15% 的结直肠癌中存在 MSI-H 现象，MSI-H 与MSS的发病机制、预后和对药物的敏感性均不同。

临床上已将MSI 作为结直肠癌及其他实体瘤预后和制定辅助治疗方案的重要分子标志物。

正常情况下，当机体出现DNA复制错误时，错配修复蛋白会识别并清除错配碱基。

当肿瘤细胞中存在MMR 基因缺失（Mis-Match Repair deficiency， dMMR）时，肿瘤细胞就会失去对 DNA 复制中产生的错误的修复能力，会导致整个基因组不稳定和微卫星不稳定。

而当错配DNA无法被修复时，体内会出现很多蛋白质变异，进而被人体免疫调控细胞识别。

如果免疫功能正常，会将已经变异的细胞清除掉；当免疫功能下降、免疫监控能力受到损害时，就会产生肿瘤。

研究表明，肿瘤细胞携带的突变越多，能被患者自身免疫系统特异性识别的新生抗原就越多，自身免疫系统特异性杀伤肿瘤细胞的概率就越大。

但往往免疫系统没有攻击肿瘤细胞的原因在于肿瘤细胞通过 PD-1/PD-L1 这条信号通路抑制了T细胞的杀伤作用。

未致敏的T细胞激活需要双信号系统调控：第一信号具有抗原特异性，第二信号不具有抗原特异性。

T细胞首先通过TCR（T细胞抗原受体）识别MHC-抗原肽获得抗原识别第一信号，再由共刺激分子提供的协同刺激信号-第二信号，T细胞才能被激活。

第二信号可有多方面来源，主要来自专职APC（抗原递呈细胞）表面的B7分子（配体）和T细胞上的CD28分子（受体）的结合。

专职APC可组成性地提供第一信号和第二信号，因此可以有效地激活未致敏的T细胞。

深度解析：关于MSI（微卫星不稳定性）图1 MSI在肿瘤细胞中序列长度发⽣改变根据造成结直肠癌MSI分⼦机制的不同可分为两类：）：常由MLH1启动⼦区域⾼DNA甲基化造成MMR功1. 偶发性MSI结直肠癌（sporadicCRC）：能缺陷引起MSI。

偶发性MSI结直肠癌约占所有结肠癌患者的12%，易发⽣在⽆明显家族遗传史的⽼龄化个体中，MMR缺陷直接发⽣在结直肠癌体细胞中；）：⼜称Lynch综合症，占所有结直肠癌患者的2%-2. 遗传⾮息⾁病性结直肠癌（HNPCC）：5%，家族遗传性疾病，由于⽣殖细胞中携带有MMR基因突变，因⽽MMR功能易缺陷导致MSI结直肠癌出现。

常见Lynch综合症患者中MMR基因突变位点易发⽣在四个相关基因中：MLH1，MSH2，MSH6，PMS2。

根据结直肠癌中MSI被检测出的频率可以将其分为三类（图2）：MSS，⽆明显的MSI出现；MSI-L，MSI出现频率低，⼀般低于30%；MSI-H，MSI出现频率低，⼀般⾼于30%。

图2 美国NCI机构制定的MSI检测分类标准⼀、MSI常⽤检测⽅法：MSI常由MMR基因突变及功能缺失导致。

因此，在检测癌细胞中MSI时，既可以直接检测MSI序列变化，也可以通过检测MMR基因缺失来确定是否发⽣MSI。

两种检测⼀致性很好，MSI检测发现的结直肠癌中近93%也适⽤于MMR基因缺陷检测。

不同的是技术⼿段，MMR基因缺陷检测常依赖于免疫组化（蛋⽩⽔平），⽽MSI检测⼀般依赖于分⼦⼿段，PCR检测(DNA⽔平)（图3）。

图3 MMR免疫组化检测与MSI分⼦检测结果免疫组化检测的优势是可以直接鉴定出导致MSI发⽣的MMR缺陷基因，但是，约5%-11%的MSI发⽣并不会出现MMR蛋⽩的缺陷。

某些MMR蛋⽩错义突变，会损失MMR功能，但能被抗体检测识别，因此这是分⼦检测的优势，⽬前常⽤的检测MSI的⽅法是分⼦检测结合免疫组化检测。

⼆、MSI检测——NCCN指南解读1、MSI检测应在所有结直肠癌史的病⼈中进⾏针对结直肠癌患者的MSI检测准确度⾼图4 MSI分⼦检测结直肠癌常⽤marker⽬前，近15%的偶发结直肠癌及Lynch综合症结直肠癌患者含有MSI特征，通过MSI分⼦检测可以精准的检测结直肠癌中的MSI，尤以对MSI-H患者的检测，近100%准确度。

微卫星不稳定性的检测和意义秦皇岛第四医院病理科康文喜岳秀杰杨崔航1981年Miesfeld从人类基因文库中发现一段长约2-10个核苷酸片段，他将这一小段核苷酸片段命名为“微卫星”(microsatellite,MS)。

人体在正常状态下，微卫星的长度和排序保持不变，并且稳定遗传。

但在某些因素作用下，微卫星的 DNA在复制过程中由于滑动等因素，导致双链分子的碱基发生错配、插入或缺失，引起微卫星的结构发生改变，这种结构上发生改变的微卫星就叫做微卫星不稳定性(microsatellite instability,MSI)。

近年来的研究表明，微卫星不稳定性尤其是高度微卫星不稳定性与许多肿瘤的发生和发展关系密切。

研究认为微卫星不稳定性在肿瘤的发生、发展中发挥重要作用，是肿瘤形成又一机制。

在正常人体细胞内，微卫星的分子结构保持稳定不变，其原因是在人体细胞内有一种能够修复微卫星的安全保障体系，这种安全保障体系是由一系列特异性修复微卫星碱基错配的酶分子组成，叫做微卫星错配修复系统(mismatch repair system,MMR)。

人体细胞中由于错配修复系统系统的存在，才能避免遗传物质发生改变，保证DNA复制的高保真度。

微卫星突变后会使正常细胞向恶性肿瘤细胞转化，最终发生恶性肿瘤。

进一步的研究表明，很多肿瘤的发生如肺癌、食道癌、膀胱癌、胃癌、甲状腺癌……等均与微卫星不稳定性密切相关。

在对多种癌组织进行微卫星不稳定性检测后发现，其微卫星不稳定性的突变率明显增高。

在遗传性非息肉性结直肠癌（HNPCC）中微卫星不稳定性的突变率可高达70-90%，散发性大肠癌微卫星不稳定性的突变率也高达28.85%。

因此，微卫星不稳定性的检测已经成为筛选恶性肿瘤的重要诊断指标。

目前临床上微卫星不稳定性的检测主要利用免疫组化或多聚酶链反应方法，检测项目有MLH1、MSH2、MSH6和PMS2。

微卫星不稳定性检测的意义：1、判断预后：目前大量证据表明，错配修复基因缺失/高度微卫星不稳定性是Ⅰ期结直肠癌患者预后良好的一个标志物。

微卫星不稳定性在胃癌发生中的作用(1)胃癌是常见的恶性肿瘤，其发病机制较为复杂，涉及一系列遗传学改变，包括癌基因的激活及抑癌基因的失活。

近年来对微卫星不稳定性的研究为胃癌发生的分子学研究开辟了新途径。

研究表明，微卫星不稳定性可能是胃癌发生过程中一个新发现的重机制。

胃癌是最常见的消化道恶性肿瘤，其发病机制较为复杂，涉及一系列遗传学改变，包括癌基因的激活及抑癌基因的失活。

近年来的研究发现，微卫星不稳定性（microsatellite instability,MSI）在胃癌的发生中起着十分重的作用。

1微卫星不稳定性及其检测方法微卫星体是由2～6个核苷酸，其中包括胞嘧啶-腺嘌呤（cytosine-adenine, cA）二核苷酸组成的，具有高度多态性的简单串联式的DNA重复序列。

广泛存在于人类基因组中，约有50000至100 000个，呈稳定性遗传，具有低遗传突变率的特点[1]。

当一些癌症病人DNA复制时，这些核苷酸片段在微卫星位点上插入或缺失，导致重复单位长度的变化。

MSI即指由于复制错误引起的重复单位长度的变化，故又称复制错误（replication errors, RER）阳性表现。

近来分子细胞生物学的研究表明，基因的不稳定性是人类癌症多步骤发生过程中最重的环节，被认为能增加正常突变速率及导致癌基因及抑癌基因的突变[1]。

事实上，MSI是遗传性非息肉性结直肠癌（Hereditary nonpolysis colorectal cancer, HNPCC）的特点，并由于四种DNA错配修复基因（mismatch repair gene）如hMSH2、hMLH1、hPMS1、hPMS2突变所致[2]。

MSI 阳性求至少一个位点有基因不稳定性表现，而RER阳性目前尚无公认的标准。

Laura等[3]将RER阳性定义为至少两个位点具有MSI表现，Nuno等[4]将RER 阳性定义为至少一个位点具有MSI表现。

微卫星不稳定性的检测和意义秦皇岛第四医院病理科康文喜岳秀杰杨崔航1981年Miesfeld从人类基因文库中发现一段长约2-10个核苷酸片段，他将这一小段核苷酸片段命名为“微卫星”(microsatellite,MS)。

人体在正常状态下，微卫星的长度和排序保持不变，并且稳定遗传。

但在某些因素作用下，微卫星的 DNA在复制过程中由于滑动等因素，导致双链分子的碱基发生错配、插入或缺失，引起微卫星的结构发生改变，这种结构上发生改变的微卫星就叫做微卫星不稳定性(microsatellite instability,MSI)。

近年来的研究表明，微卫星不稳定性尤其是高度微卫星不稳定性与许多肿瘤的发生和发展关系密切。

研究认为微卫星不稳定性在肿瘤的发生、发展中发挥重要作用，是肿瘤形成又一机制。

在正常人体细胞内，微卫星的分子结构保持稳定不变，其原因是在人体细胞内有一种能够修复微卫星的安全保障体系，这种安全保障体系是由一系列特异性修复微卫星碱基错配的酶分子组成，叫做微卫星错配修复系统(mismatch repair system,MMR)。

人体细胞中由于错配修复系统系统的存在，才能避免遗传物质发生改变，保证DNA复制的高保真度。

微卫星突变后会使正常细胞向恶性肿瘤细胞转化，最终发生恶性肿瘤。

进一步的研究表明，很多肿瘤的发生如肺癌、食道癌、膀胱癌、胃癌、甲状腺癌……等均与微卫星不稳定性密切相关。

在对多种癌组织进行微卫星不稳定性检测后发现，其微卫星不稳定性的突变率明显增高。

在遗传性非息肉性结直肠癌（HNPCC）中微卫星不稳定性的突变率可高达70-90%，散发性大肠癌微卫星不稳定性的突变率也高达28.85%。

因此，微卫星不稳定性的检测已经成为筛选恶性肿瘤的重要诊断指标。

目前临床上微卫星不稳定性的检测主要利用免疫组化或多聚酶链反应方法，检测项目有MLH1、MSH2、MSH6和PMS2。

微卫星不稳定性检测的意义：1、判断预后：目前大量证据表明，错配修复基因缺失/高度微卫星不稳定性是Ⅰ期结直肠癌患者预后良好的一个标志物。

微卫星不稳定：这个肿瘤指标你绝对不能忽视“很多结直肠癌（colorectal cancer, CRC）患者需要做 MSI/MMR 检测来选择后续治疗。

2017 年，FDA 批准 K 药用于「MSI-H/dMMR」实体瘤治疗，K 药也成为首个「不看部位看 marker」的抗肿瘤免疫药物。

我们就来了解一下什么是MSI/MMR，以及哪些患者应该接受检测。

”MSI/MMR 简介MMR 的中文名叫做「错配修复」（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。

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。

上面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）。

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。

高度 MSI（MSI-H）在大约 15% 的 CRC 中起决定作用，此外，MSI-H 也可导致子宫内膜癌，卵巢癌，胃癌等其他肿瘤。

dMMR 常见于两种情况：一种是 MMR 基因的胚系突变，这种情况叫做林奇综合征（Lynch Syndrome），常在一个家族中恶性肿瘤遗传性聚集发生[1]；更常见的则是MMR 基因表观修饰失活引起的散发病例，通常伴有CpG 岛甲基化表型（CpG island methylation phenotype, CIMP），50% 的病例同时具有 BRAFV600E 活化突变。

反过来说，具有 CIMP 和 BRAFV600E 突变通常可排除林奇综合征[2,3]。

微卫星不稳定性（MSI）在结直肠癌诊断及预后中的应⽤1 微卫星（microsatellites）不稳定性微卫星（microsatellites）⼜称简单重复序列，是存在于基因组中的⼀些⼩⽚段核苷酸的重复序列，重复单位⼀般由1~6个核苷酸组成，重复次数不超过60次，具有⾼突变性。

DNA 在复制过程中，尤其是微卫星，可能会出现碱基错配等错误，这些错误累积起来并⼀代代的传递下去，最终会产⽣基因突变进⽽导致细胞癌变。

这种在DNA复制过程中产⽣的⼀些简单重复序列的插⼊或缺失，被称为微卫星不稳定性（microsatellite instability，MSI）[1]。

2 MSI与错配修复（MMR）蛋⽩间的关系DNA错配修复（Mismath repair, MMR）系统由⼀系列特异性修复DNA碱基错配的酶分⼦(MMR蛋⽩）组成。

MMR蛋⽩的主要功能是修复DNA复制过程中产⽣的错配，包括单碱基错配和2个以上的插⼊/缺失错配，从⽽保持遗传物质的完整性和稳定性，避免遗传物质发⽣突变。

据⽬前报道：涉及⼈类DNA错配修复的MMR蛋⽩主要有5个，其编码基因分别为MLH1、 PMS1 、PMS2、MSH2和 MSH6。

MMR系统会对在DNA复制过程中的碱基错配等错误进⾏纠正，⼀旦修复系统失效，基因突变的风险便会提⾼。

因此，MMR基因突变后， DNA复制时的过程中便会发⽣MSI[2, 3]。

3 MSI判定标准MSI的检测⽅法很多。

⽬前较常使⽤的检测技术为聚合酶链反应（PCR）和免疫组化（IHC）检测[4]。

PCR检测，⽬前公认的标志物套餐由BAT25、BAT26、NR21、NR24、NR22或NR27组成。

当检测的微卫星标志物中没有发现异常，标本定义为微卫星稳定性（MSS）；如果有⼀个标志物或低于40%的标志物显⽰异常，则标本被认定为低⽔平微卫星不稳定性(MSI-L)；当测试标志物的40%或超过40%异常时，标本被认定为⾼⽔平微卫星不稳定性（MSI-H）。