【GeneThinkTank】Lynch综合征的“幕后黑手”—— MMR和MSI：小身板的大能量

zhaozhaozhao3 2017-08-14

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上篇讲到，1895年Warthin医生发现了首个Lynch综合征家系Family G，100年后，该病的发生之谜才被约翰霍普金斯大学的Bert Vogelstein教授等解开：人类首次明确并克隆了Lynch综合征的元凶——错配修复基因系统（Mismatch Repair System，MMR），并找到了与之相关的临床表型特征——微卫星不稳定性（Microsatellite Instability，MSI）。

什么是MMR？它是如何导致癌症发生的？什么是MSI？它跟MMR有什么关系？让我们一探究竟吧！

错配修复系统MMR

MMR是人体细胞中存在的一种“安全保障系统”，由一系列能特异性识别、切除并修复DNA错配碱基的分子组成，具有增强DNA复制忠实性，维持基因稳定性，降低自发突变的功能，从而保证DNA复制高度保真性。

图：目前为止已经发现包括hMSH2、hMLH1、hPSM2等10余种家族成员，主要相关基因染色体定位及功能

MMR作用机理

首先，hMSH2与hMSH6形成的异源二聚体hMutS-α，结合到DNA碱基错配区，由hMLH1和hPMS2形成的二聚体hMutL-α特异性的识别并修复单个碱基错配、插入或缺失，启动修复反应。

另外，hMSH2可与hMSH3形成异源二聚体hMutS-β，协同hMutL-β（hMLH1/hPMS1）特异性识别并修复较大片段（>1bp）的插入和缺失。这些蛋白复合物一旦检测到碱基错配，就能与有关的酶配合，切除含有错配的DNA片段，并合成新的DNA片段以代替被切除的部分，进而完成错配DNA链的修复过程。

MMR基因功能缺陷时(dMMR)，安保系统功能减弱甚至完全丧失，不能及时修复DNA复制时产生的错误，会进一步导致癌基因（如ras，myc等）、抑癌基因（p53，APC等）及其它肿瘤发生关系密切的基因发生突变累积，从而导致肿瘤形成。

MMR缺陷在许多肿瘤发生中起重要作用，其中该系统在结直肠癌的发生发展中的作用研究比较深入，数据累积最多的4种MMR基因为hMLH1、hMSH2、hMSH6和hPMS2，其中hMLH1和hMSH2基因突变占90%以上。4种MMR基因任一发生胚系突变都可能导致Lynch综合征。同时，部分基因如hMLH1的启动子甲基化导致的蛋白功能缺失在约15%的散发性结直肠癌患者中也被发现，并与临床治疗和预后密切相关。

那临床如何预测和发现患者MMR基因是否存在异常呢？MSI来帮忙！

微卫星不稳定性MSI

微卫星（Microsatellite）DNA是广泛散布于基因组中的简单重复序列，包含单核苷酸、双核苷酸或多个核苷酸的重复（小于10个），如（A）n或（CA）n，重复次数n为10-50次，约占人类基因的10%，多位于基因非编码区以及染色体的近端粒区，由于重复序列长度的不同，在人群中表现出高度特异性。

通常情况下，细胞中微卫星DNA 的突变频率极低，少于十万分之一。MMR缺陷导致细胞基因组微卫星DNA突变频率增高100~1000倍并不断累积，序列的碱基数目发生改变（增多或减少），称为微卫星不稳定性即MSI。

美国国立癌症研究所（NCI）经广泛讨论推荐选取5个微卫星位点作为MSI诊断的标准：NR21，NR24，NR27，BAT25和BAT26（泛生子微卫星稳定性检测产品的检测位点）。

根据上述5个位点的检测情况可将结直肠癌患者微卫星不稳定发生频率分为3型：

- 有2个或以上位点出现碱基数目的改变（上图峰值偏移），称为微卫星高度不稳定MSI-H；

- 如1个位点出现碱基数目的改变，称为微卫星低度不稳定MSI-L；

- 5个位点均未检测到碱基数目的改变，称为微卫星稳定MSS。

MSI MMR与Lynch综合征的筛检与诊断

超过90%的Lynch综合征患者临床表现为MSI-H，主要由hMLH1和hMSH2基因的胚系突变导致，部分由hMSH6基因变异引起的Lynch综合征临床表现为MSS或MSI-L。

基于对Lynch综合征基因特征的研究结果，临床形成了以Bethesda改良标准为主的筛检标准，以及以MMR基因胚系突变检测结果为依据的诊断标准：

NCCN指南推荐

1、所有的结直肠癌患者首先进行MSI检测或MMR蛋白表达检测；

2、对于MSI-H或MMR任一蛋白缺失患者，推荐进一步的MMR基因胚系突变检测辅助Lynch的诊断。

这种两步法的筛检和诊断标准大大提高了Lynch家系的检出率，同时也避免了散发结直肠癌患者的过度检测。

注：MMR蛋白免疫组化检测（IHC）和MSI对于反应MMR系统的完整与否，在临床具有同等效力。任意蛋白缺失（dMMR）对应MSI-H表型，4个蛋白均正常（pMMR）对应MSS或MSI-L表型。

除了Lynch，散发肠癌的诊疗也密切相关

大约15%的散发性结直肠癌患者临床也可表现为MSI-H。

MSI-H表型的结直肠癌患者在临床治疗和预后预测等方面，与MSS或MSI-L表型的患者存在显著差异，体现在：

- MSI-H表型的II期结直肠癌患者具有更良好的预后，且无法从5-fu辅助化疗中获益；

- MSI-H表型的IV期结直肠癌患者更倾向于从PD-1免疫治疗中获益

结语

所有结直肠癌患者，尤其是具有家族病史的Lynch综合征高危人群，需要进行MSI的初步筛查，MSI-H表型的患者需进一步进行MMR相关基因的胚系突变检测，以明确Lynch综合征的可能。

对确诊Lynch综合征的患者家属也推荐进行相应基因的胚系检测，及早的发现致病基因的携带情况，以便有效的采取风险管理和预防干预；同时对于MSI-H的结直肠癌患者在临床治疗方案的选择和预后评估方面有别于稳定表型患者。

因此，临床MSI表型和MMR基因缺陷的检测对于结直肠癌肿瘤患者具有重要的诊疗价值。

参考文献：

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