Микросателлитная нестабильность при раке желудка

Новости онкологии
02.04.2018
На вопросы редакции Газеты RUSSCO отвечает
ТРЯКИН Алексей Александрович,
доктор медицинских наук, главный научный сотрудник
отделения клинической фармакологии и химиотерапии
ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России,
национальный представитель России в ESMO.
– Микросателлитной нестабильности в настоящее время уделяется большое внимание в практической онкологии. Что такое микросателлитная нестабильность?
– У млекопитающих существует сложная система, исправляющая нарушения в ДНК, которые возникают достаточно часто. Одним из таких механизмов является система репарации неспаренных оснований ДНК (mismatch repair system – MMR), которая ответственна за распознавание и удаление неправильно спаренных оснований, образованных в результате ошибок в процессе репликации ДНК. За работу системы репарации неспаренных оснований ДНК отвечают 6 генов: MSH2, MLH1, PMS2, MSH3, MSH6 и MLH3. Наличие герминальных мутаций в этих генах приводит к развитию синдрома Линча. Чаще встречается другой, ненаследственный механизм формирования дефицита MMR (dMMR), в подавляющем большинстве случаев заключающийся в метилировании промотера MLH1 в самой опухоли. В результате dMMR появляется большое число мутаций со сдвигом рамки считывания, что приводит к формированию стоп-кодонов и синтезу нефункциональных белков.
Микросателлиты представляют собой короткие последовательности в ДНК из 1-5 оснований, повторяющиеся до нескольких десятков раз. Микросателлиты встречаются и в норме, однако при dMMR их число увеличивается, что и может быть выявлено. Таким образом, понятия dMMR и микросателлитная нестабильность (MSI) описывают один и тот же процесс и в подавляющем большинстве случаев являются тождественными.
– Какими методами определяется микросателлитная нестабильность?
– Классическими методом определения MSI является ПЦР, которая амплифицирует микросателлитные повторы в ДНК, и путем сравнения их длины между опухолевыми и нормальными клетками определяется уровень нестабильности генома. Чаще применяется модель из 5 маркеров на мононуклеотидные (BAT26, BAT25) и двунуклеотидные последовательности (D2S123, D5S346, D17S250). Посредством сравнения с нормальной тканью (чаще кровью) выделяются 3 варианта MSI: MSI-Н (высокий уровень MSI), когда ≥2 маркеров нестабильны, MSI-L (низкий уровень MSI), когда нестабилен 1 маркер, и MSS (стабильный уровень), когда стабильны все маркеры. Значение низкого уровня MSI до сих пор четко не установлено, и этих пациентов расценивают как больных с MSS опухолями.
Вторым вариантом диагностики dMMR является иммуногистохимическое исследование (ИГХ), когда в опухоли изучается экспрессия белков MSH2, MLH1, PMS2, MSH6. В случае отсутствия окрашивания хотя бы одного белка устанавливается дефицит MMR.
Обе методики демонстрируют высокую (>95%) конкордантность и являются в сложных случаях взаимодополняющими, так как существуют редкие варианты нарушения MMR, диагностируемые только ПЦР или только ИГХ. В последние годы появилась возможность определять MSI помощью секвенирования следующего поколения (NGS), когда при секвенировании сотней генов удается выявлять и микросателлитные повторы, при этом не требуется в качестве образца нормальная ткань пациента. Однако данные панели являются пока еще достаточно дорогостоящими и мало распространены в России.
– Для чего определяется микросателлитная нестабильность?
– Определение микросателлитной нестабильности становится все более востребованным тестом при ряде опухолей – прежде всего, при колоректальном раке (КРР), раке эндометрия, раке желудка и тонкой кишки. Во-первых, определение MSI является скрининговым тестом для диагностики синдрома Линча. Это важно не только для самого пациента, но и для членов его семьи. Несмотря на наличие клинических критериев (Амстердамские критерии), позволяющих заподозрить синдром Линча, у 40-50% пациентов с данным заболеванием они отсутствуют. Во-вторых, опухоли с MSI имеют ряд особенностей, позволяющих дифференцированно подходить к их лечению. Так, при II стадии КРР наличие MSI свидетельствует о благоприятном прогнозе и в большинстве случаев о возможности отказа от проведения адъювантной химиотерапии. У пациентов с MSI малоэффективна адъювантная химиотерапия монотерапией фторпиримидинами, что требует обязательного применения режимов с включением оксалиплатина (XELOX или FOLFOX). В то же время у пациентов с IV стадией наличие MSI является неблагоприятным прогностическим признаком, что может быть связано с наличием мутации в гене BRAF у каждого третьего пациента. В-третьих, недавно было показано, что опухоли с MSI обладают уникальной чувствительностью к иммунотерапии ингибиторами контрольных точек.
– Какова примерная стоимость теста на микросателлитную нестабильность?
– Стоимость теста на MSI в Москве составляет около 6000-8000 руб.
– Колоректальный рак был одной из первых опухолей, для которой была подтверждена роль микросателлитной нестабильности и эффективность ингибиторов контрольных точек. С какой частотой определяется микросателлитная нестабильность у этих больных?
– Частота выявления MSI при КРР варьирует от стадии заболевания, составляя до 22% при II стадии, до 12% – при III стадии и не более 3-4% – при IV стадии. В большинстве случаев это спорадические нарушения, частота синдрома Линча даже при II стадии составляет лишь около 3%.
– Какова эффективность ингибиторов контрольных точек у больных колоректальным раком с микросателлитной нестабильностью?
– Ингибиторы контрольных точек (прежде всего, анти-PD1 антитела) первоначально изучались на классических иммунотерапевтических опухолях – меланоме, раке почки. У пациентов с КРР ингибиторы контрольных точек оказались малоэффективны, однако в отдельных случаях были отмечены выразительные и длительные эффекты. При дополнительном анализе оказалось, что у этих пациентов были опухоли с высокой MSI.
Как показали последующие исследования у больных с MSI, монотерапия пембролизумабом и ниволумабом позволяет достичь объективного ответа у 30-50% больных, а в течение 12 месяцев без признаков прогрессирования остаются 34-50% пациентов. При этом следует помнить, что до половины пациентов к моменту включения в эти исследования уже получили не менее трех линий терапии. Важно, что ингибиторы контрольных точек были эффективны у больных вне зависимости от мутации BRAF, наличия синдрома Линча, экспрессии PD-L1.
– Почему терапия ингибиторами контрольных точек в общей популяции больных метастатическим колоректальным раком не оказалась пока столь же эффективной, как у других пациентов, например, с меланомой, раком легкого, опухолями головы и шеи и т.п.?
– На сегодняшний день иммуноонкология находится еще в начале своего пути. До сих пор отсутствуют четкие предикторы эффективности терапии ингибиторами контрольных точек. Вероятнее всего, впечатляющая эффективность данной группы препаратов при опухолях с MSI обусловлена высокой частотой мутаций, в десятки и сотни раз превышающих «обычные» опухоли с MSS фенотипом. Большая частота мутаций приводит к формированию и большего числа опухолевых неоантигенов, являющихся мишенью для Т-лимфоцитов.
– Знаете ли Вы случаи применения ингибиторов контрольных точек при микросателлитной нестабильности в России?
– Насколько я знаю, опыт применения ингибиторов контрольных точек при микросателлитной нестабильности в России ограничивается участием в упоминавшихся выше исследованиях и отдельными пациентами, которые приобретали препараты самостоятельно. К сожалению, данное показание еще не зарегистрировано в России, что практически полностью исключает возможность бесплатного обеспечения больных препаратами данной группы.
– При планировании лечения больных метастатическим колоректальным раком на какое место Вы бы поставили оценку микросателлитной нестабильности с последующим назначением ингибиторов контрольных точек?
– Мы пока не знаем о роли ингибиторов контрольных точек при резектабельных опухолях. Допускаю, что они окажутся эффективными в качестве адъювантной терапии при III стадии у пациентов с MSI. Исходя из высокой эффективности и благоприятного профиля токсичности, я бы рекомендовал назначение этих препаратов пациентам с прогрессированием уже после первой линии терапии, либо в первой линии, если пациент не кандидат для активной химиотерапии.
– Были ли прямые исследования, которые сравнивают терапию ингибиторами контрольных точек и анти-EGFR антителами у больных с микросателлитной нестабильностью и диким типом RAS?
– Прямые сравнения этих групп препаратов не проводились. Следует помнить, что у 30-40% больных с MSI имеется мутация BRAF, которая предполагает резистентность к анти-EGFR антителам. У пациентов с «тройным диким типом» (KRAS, NRAS, BRAF) эффективность химиотерапии и анти-EGFR антител, вероятнее всего, примерно соответствует общей популяции пациентов с MSS.
– Как Вы считаете, есть ли будущее иммуноонкологии у больных колоректальным раком?
– Иммунотерапия больных КРР с MSI не ограничивается монотерапией анти-PD антител. В недавно опубликованном исследовании Сheckmate 142 совместное применение ниволумаба и ипилимумаба у пациентов с MSI показало еще более впечатляющие результаты: частота объективного ответа составила 55%, а 71% пациентов были без прогрессирования на протяжении 12 месяцев терапии.
Не прекращаются попытки применения иммунотерапии у пациентов с MSS фенотипом. Так, на ASCO GI 2018 были представлены результаты совместного применения атезолизумаба (анти-PD-L1 антитело) и кобиметиниба (анти-MEK1/2 ингибитор). Как было показано ранее, последний способен усиливать иммунный ответ посредством усиления иммунного распознавания, аккумуляции Т-лимфоцитов в опухоли и снижения их истощения. Несмотря на то, что 94% больных получили 3 и более линии терапии, удалось достичь объективного ответа и контроля болезни у 8% и 31% пациентов соответственно.
Хочется надеяться, что в недалеком будущем мы увидим результаты других позитивных исследований, посвященных иммунотерапии КРР.
– Спасибо.
Узнать больше о лечении колоректального рака можно на
конференции RUSSCO «Опухоли ЖКТ – Колоректальный рак»
(13-14 апреля 2018, Москва, Марриотт Москва Гранд Отель, Тверская ул., 26/1)
Copyright © Российское общество клинической онкологии (RUSSCO)
Полное или частичное использование материалов возможно только с разрешения администрации портала.
Рак желудка — одно из наиболее агрессивных онкологических заболеваний. В структуре смертности в России рак желудка занимает второе место. В настоящее время появляется все больше данных, подтверждающих что рак желудка — гетерогенное заболевание, а его прогноз зависит не только от стадии заболевания, но и от специфических молекулярных маркеров. Таким образом, появилась необходимость в классификации опухолей на основании молекулярно-генетических характеристик с целью определения прогноза и персонализации терапии.
Проект The Cancer Genome Atlas (TCGA) провел исследование, в котором изучались основные генетические и эпигенетические нарушения в образцах опухолевой ткани желудка. Было исследовано 295 образцов опухолевой ткани от пациентов, не получавших химиотерапии/лучевой терапии. В качестве контроля использовались клетки крови пациентов или клетки здоровой слизистой желудка.
Исследование проводилось на 6 платформах: секвенирование экзома, сравнительная геномная гибридизация, исследование метилирования ДНК, секвенирование матричной РНК и микро РНК, секвенирование протеинов. 77% всех образцов было успешно исследовано на всех 6 платформах. Дополнительно в 177 случаях была изучена микросателлитная нестабильность. Сбор, биоинформатическая обработка информации и разделение на однородные группы проводилось с помощью инструмента iCluster.
Все образцы по схожим признакам разделились на четыре группы (рис.1). Первая группа – EBV-ассоциированный рак желудка (около 9%), основным свойством которого было инфицирование EBV и гиперметилирование промоторов. Вторая группа – обусловленная микросателлитной нестабильностью, характеризующаяся высокой мутационной нагрузкой (22%). Третья группа – рак желудка с хромосомной нестабильностью, обусловленная хромосомными абберациями (около 50%). Четвертая группа – генетически стабильные опухоли, классифицированные по остаточному принципу, но имеющие свои определенные особенности (мутация в гене RHO – ГТФаза, функционирующая в системе клеточной адгезии).
Аналогичный подход в своем эксперименте использовали исследователи Asian Cancer Research Group (ACRG), проанализировавшие генетическую информацию 300 опухолевых образцов рака желудка. Согласно полученным данным, рак желудка можно классифицировать на четыре подтипа: 1) без микросателлитной нестабильности (MSS)/с высокой способностью к эпителиально-мезенхимальному переходу (EMT); 2) опухоли с микросателлитной нестабильностью (MSI); 3) без микросателлитной нестабильности с мутацией TP53 (MSS/TP53mut); 4) без микросателлитной нестабильности и без мутации TP53 (MSS/TP53wt). Обе классификации согласуются между собой, поэтому в данном обзоре они будут рассматриваться как одна. Более того, классификация ACRG дополняет TCGA-классификацию ценной информацией о прогнозе заболевания.
Рис.1. Принцип создания молекулярной таксономии в исследовании TCGA и клинико-патологические характеристики молекулярных подтипов (доля диффузной гистологии по Lauren, анатомическая локализация, гендерная заболеваемость и средний возраст заболевшего)
1. EBV-ассоциированный рак желудка (MSS/TP53wt). В настоящее время накоплена убедительная масса доказательств о том, что EBV является фактором риска развития рака желудка. Эпштейн-Барр вирусная инфекция была обнаружена в 9% образцов, обладающих своей спецификой в отношении генетических свойств. По данным проведенного исследования чаще диагностируется у мужчин (81%, p=0.037). Анатомически, наиболее частая локализация – тело или дно желудка.
При исследовании метилирования (рис. 2) ДНК и последующем кластерном анализе, было показано что все EBV-ассоциированные опухоли сгруппированы вместе и характеризуются высоким уровнем метилирования (выключения) промоторов генов-супрессоров опухолевого роста (CDKN2A) и отсутствием метилирования генов, отвечающих за репарацию ДНК (MLH1, MSH2). В отношении мутаций, данная группа характеризуется высокой частотой мутации PIK3CA (80-90%), ARID1A, амплификацией гена JAK2 и HER2, гиперэкспрессией PD-L1/2. Уточнение молекулярно-генетического профиля определяет новые мишени для лекарственной терапии.
Рис. 2. Молекулярная характеристика EBV-ассоциированного рака желудка. a. На графике (heatmap) показан результат кластерного анализа по исследованию метилирования CpG-участков ДНК. 295 опухолевых образцов распределились на 4 кластера: EBV-CIMP (CpG-island methylator phenotype), Gastric-CIMP (ассоциация с подгруппой микросателлитной нестабильности), кластер 3 (генетически стабильный) и кластер 4 (с хромосомной нестабильностью). b. Частота мутаций в гене PIK3CA в зависимости от молекулярной подгруппы опухоли.
2. Подтип, обусловленный микросателлитной нестабильностью. Важную роль в генезе также играет метилирование промоторов (CIMP-profile), но в данном случае выключаются определенные гены, отвечающие за репарацию ДНК (MLH1, MSH2), таким образом опухоль характеризуется высокой частотой мутаций в генах, отвечающих за онкогенез (мутации в генах HER-2 и ERBB3) и генах, осуществляющих контроль клеточного цикла. MSI+ опухоли зачастую высокоиммуногенны за счет высокой мутационной нагрузки (рис.3).
Рис. 3. Различное иммунное микроокружение у опухолей с MSI и без MSI. В случае дефекта системы репарации (MMR), спонтанные мутации ДНК возникают гораздо чаще, приводя к высокой мутационной нагрузке опухоли. Гипермутированные опухолевые клетки продуцируют большое количество новых антигенов, которые способствуют инфильтрации опухоли иммунными клетками. Для защиты от противоопухолевого иммунитета, опухолевые клетки экспрессируют PD-L1 лиганды (check-point molecules).
Микросателлитная нестабильность в настоящее время применяется в клинической практике в качестве валидизированного маркера для определения прогноза течения заболевания и подбора персонализированной терапии (check-point ингибиторы) у больных местно-распространенным и метастатическим раком желудка. Опухоли с микросателлитной нестабильностью диагностируются в более позднем возрасте (медиана – 72 года, p=0.00005), данная группа ассоциирована с кишечным гистологическим типом по Lauren.
Также отличительной особенностью данного подтипа опухоли является ее относительно благоприятный прогноз, низкая частота рецидивов.
3. Подтип, обусловленный хромосомной нестабильностью. Его характеризуют более грубые нарушения в геноме опухолевой ДНК: делеции, транслокации, амплификации. В данном случае превалирует мутация гена p53 (73% случаев), амплификация генов семейства ERBB (EGFR, HER-2, ERBB-3). В настоящее время, амплификация гена HER-2 является мишенью для лекарственной терапии у больных местно-распространенным и метастатическим раком желудка. Основная локализация данного типа опухолей – пищеводно-желудочный переход.
4. Генетически-стабильный подтип рака желудка (MSS/EMT). Был выделен по остаточному принципу, поскольку в нем не наблюдалось ни серьезных хромосомных нарушений или признаков микросателлитной нестабильности. Однако, он имеет ряд своих особенностей. Данный подтип представлен в основном диффузным раком желудка (по классификации Lauren), для данного типа характерен более молодой возраст заболевших.
В образцах, отнесенных к данному подтипу наблюдалась высокая частота мутации генов, работающих в регуляции клеточной адгезии: RHO (гомолог гена RAS) и гена CDH1 (соматической или герминальной мутации), что обусловливает диффузный гистологический тип и метастатический потенциал клеток данного типа. Кроме того, при раке желудка данного подтипа выявляется гибридный нефункционирующий ген CLDN18–ARHGAP26, также отвечающий за механизм клеточной адгезии.
В отношении прогноза, данный подтип крайне неблагоприятен: высокая частота рецидивов, низкая выживаемость в сравнении с другими подтипами.
Рис. 4. Суммарная характеристика молекулярно-генетической классификации рака желудка по данным TCGA. На данной схеме проиллюстрированы основные клинико-морфологические и молекулярно-генетические факторы каждого из подтипов рака желудка, также имеются круговые диаграммы анатомического распределения данных подтипов.
Рис.5. Молекулярная классификация рака желудка: основные свойства и прогноз каждого подтипа согласно исследованиям ATGC и ACRG. Благодаря исследованиям, проведенным ATGC и ACRG, знание о патогенезе рака желудка стало более структурированным, появилась возможность прогнозировать биологические свойства опухоли (в зависимости от ее подтипа), а также возможно изменится подход к поиску основных биомаркеров и мишеней для таргетной терапии внутри каждого молекулярного подтипа.
Материал подготовил: Артем Тарасов
Источники:
1. Comprehensive molecular characterization of gastric adenocarcinoma // Adam J. Bass, Vesteinn Thorsson, Ilya Shmulevich et al., Nature. 2014 September 11; 513(7517).
2. New therapeutic options opened by the molecular classification of gastric cancer // Mihaela Chivu-Economescu, Lilia Matei, Laura G Necula et al., World J Gastroenterol 2018 May 14; 24(18): 1942-1961
3. Microsatellite instability in gastric cancer: molecular bases, clinical perspectives, and new treatment approaches // Margherita Ratti, Andrea Lampis, Jens C. Hahne et al., Cellular and Molecular Life Sciences, Received: 16 May 2018 / Revised: 13 August 2018 / Accepted: 14 August 2018 © The Author(s) 2018
4. Becker SF, Langhe R, Huang C, Wedlich D, Kashef J (March 2012). «Giving the right tug for migration: Cadherins in tissue movements». Arch Biochem Biophys. DOI:10.1016/j.abb.2012.02.013
5. Boureux A, Vignal E, Faure S, Fort P. (2007). «Evolution of the Rho family of ras-like GTPases in eukaryotes». Mol Biol Evol 24 (1): 203–16. DOI:10.1093/molbev/msl145