根据肿瘤突变负荷水平,错配修复缺陷(dMMR)/微卫星高度不稳定(MSI-H)胃肠道(GI)癌症具有不同的基因组景观

Distinct genomic landscapes of mismatch-repair deficiency (dMMR)/microsatellite instability-high (MSI-H) gastrointestinal (GI) cancer depending on tumor mutation burden (TMB) levels

作者信息Jingyuan Wang, Joanne Xiu, Alex P Farrell, Francesca Battaglin, Hiroyuki Arai, Yan Yang, Shivani Soni, Wu Zhang, Joshua Millstein, Anthony F Shields, Axel Grothey, Benjamin A Weinberg, John Marshall, Emil Lou, Moh'd Khushman, Davendra P S Sohal, Michael J Hall, Tianshu Liu, Matthew James Oberley, David Spetzler, Heinz-Josef Lenz
PMID42880820
发布时间2026-10-15
DOI10.1136/jitc-2026-015933

实验完整度

高

包含2272例肿瘤NGS/IHC队列、TCGA免疫分析及PUCH队列ICI疗效验证,多层次证据

主要模型

2272例dMMR/MSI-H胃肠道肿瘤样本(CARIS数据库) TCGA胃肠道肿瘤队列(150例MSI-H) PUCH队列dMMR/MSI-H胃肠道肿瘤患者

重点核对

TMB分组阈值:<10 vs 10–20 vs 20–50 vs ≥50个突变/Mb dMMR/MSI-H判定平台:片段分析、IHC(MLH1/MSH2/MSH6/PMS2)和NGS,不一致时按IHC、FA、NGS顺序判定 PUCH队列中RNF43/PTCH1-MT & TP53-WT与RNF43/PTCH1-WT或TP53-MT分组比较DCB、PFS和OS TCGA队列中免疫特征评分(IFNγ签名、细胞溶解活性、T细胞炎症GEP、免疫检查点表达)和CIBERSORT免疫细胞浸润 多重比较校正:Benjamini-Hochberg,FDR q<0.05

摘要

目的:肿瘤突变负荷(TMB)是错配修复缺陷(dMMR)/微卫星高度不稳定(MSI-H)癌症中免疫检查点抑制剂(ICI)治疗的预测性生物标志物。我们旨在表征具有不同TMB水平的dMMR/MSI-H胃肠道(GI)肿瘤的特定分子特征。实验设计:使用下一代测序(NGS)和免疫组织化学(IHC)(Caris Life Sciences, Phoenix, Arizona, USA)分析了总共2272例经检测为dMMR/MSI-H的GI肿瘤。使用Fisher精确检验或χ2检验在四组(TMB <10 vs 10–20 vs 20–50 vs ≥50个突变/Mb)中比较分子特征,并通过Benjamini-Hochberg校正多重比较。分别使用TCGA和PUCH队列分析TMB对肿瘤免疫环境和ICI治疗临床结局的影响。结果:在dMMR/MSI-H GI队列中,TMB超过10、20、50个突变/Mb的肿瘤分别占95.38%、86.05%和14.48%。在TMB超过50个突变/Mb的dMMR/MSI-H GI肿瘤中,MSH3、RNF43、KMT2D、MSH6、BCL9、CIC、KMT2C、FANCM、JAK1、PRKDC、FLCN、PTEN、PTCH1、SPEN、SETD2和NBN的突变率最高,而TP53突变在TMB低于10个突变/Mb中显示出最高突变率(所有Padj <0.01)。其中,RNF43和PTCH1突变被确定为ICI治疗生存获益的阳性预测因子,而TP53是阴性预测因子。我们进一步结合了RNF43、PTCH1和TP53的突变状态,发现TP53野生型且RNF43和PTCH1中任一突变的患者显示出更优的临床获益:DCB(100% vs 35.7%,p=0.006)、PFS(NR vs 3.17个月,HR=0.16,95% CI 0.046至0.57,p=0.0045)和OS(NR vs 12.37个月,HR=0.15,95% CI 0.033至0.67,p=0.015),优于RNF43/PTCH1野生型或TP53突变患者。结论:这是研究具有不同TMB水平的dMMR/MSI-H GI癌症不同分子景观的最大规模研究。这些数据可能有助于我们理解ICI在dMMR/MSI-H GI肿瘤中的疗效。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
dMMR/MSI-H胃肠道肿瘤在不同TMB水平下具有哪些特定分子特征和肿瘤免疫环境,以及TMB和特定基因突变如何影响ICI治疗的临床结局。
核心机制
TMB<10个突变/Mb的dMMR/MSI-H GI肿瘤具有较低的免疫激活特征(淋巴细胞和M1巨噬细胞浸润低、免疫签名评分低)和独特的基因组改变(TP53突变率最高、HER2阳性率最高);RNF43和PTCH1突变与ICI治疗生存获益正相关,TP53突变与较差结局相关。
主要证据
基于2272例dMMR/MSI-H GI肿瘤的NGS和IHC分析显示TMB>10、20、50个突变/Mb分别占95.38%、86.05%和14.48%;TCGA队列显示TMB<10组免疫浸润和免疫签名评分最低;PUCH队列显示RNF43/PTCH1-MT & TP53-WT患者DCB(100% vs 35.7%)、PFS(HR=0.16)和OS(HR=0.15)均优于RNF43/PTCH1-WT或TP53-MT患者。
研究意义
这是研究dMMR/MSI-H GI癌症不同TMB水平分子景观的最大规模研究,数据可能有助于理解ICI在dMMR/MSI-H GI肿瘤中的疗效差异,并提示TMB cutoff 10个突变/Mb可作为预测ICI获益的合理阈值。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

dMMR/MSI-H胃肠道肿瘤队列构建与TMB分层

建立大规模dMMR/MSI-H GI肿瘤队列并按TMB水平分层,为后续分子特征比较提供基础。

从Caris Life Sciences数据库48,606例GI肿瘤中鉴定2272例dMMR/MSI-H肿瘤,使用片段分析、IHC(MLH1、MSH2、MSH6、PMS2)和NGS(7000个微卫星位点)联合判定dMMR/MSI-H状态;按TMB<10、10–20、20–50、≥50个突变/Mb分为四组。

2

不同TMB水平下基因突变和拷贝数变异景观分析

比较不同TMB水平dMMR/MSI-H GI肿瘤的基因突变率和拷贝数变异差异。

使用NGS数据比较四组TMB水平间的基因突变频率和拷贝数扩增,包括MSH3、RNF43、KMT2D、MSH6、BCL9、CIC、KMT2C、FANCM、JAK1、PRKDC、FLCN、PTEN、PTCH1、SPEN、SETD2、NBN和TP53等基因,以及CCNE1、MYC扩增和HER2 IHC/CISH状态。

3

不同TMB水平下肿瘤免疫环境分析

探究不同TMB水平dMMR/MSI-H GI肿瘤的免疫特征差异,解释ICI疗效异质性。

基于TCGA数据库分析新抗原(SNV和indel)、基因组改变分数、淋巴细胞和M1巨噬细胞浸润(CIBERSORT)、免疫签名评分(IFNγ反应、细胞溶解活性、效应T细胞评分、T细胞炎症GEP、免疫检查点表达),并比较不同TMB cutoff对1年PFS和OS的预测价值(ROC曲线)。

4

基因突变与ICI治疗临床结局关联分析

评估TMB相关基因突变对dMMR/MSI-H GI肿瘤患者ICI治疗DCB、PFS和OS的影响,并构建联合预测模型。

在PUCH队列中分析RNF43、PTCH1、TP53等基因突变与DCB、irPFS、irOS的关联,并联合RNF43/PTCH1/TP53突变状态(RNF43/PTCH1-MT & TP53-WT vs RNF43/PTCH1-WT或TP53-MT)构建预测模型,在CRC亚组中验证。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
MLH1抗体(M1)Ventana Medical Systems--
MSH2抗体(G2191129)Ventana Medical Systems--
MSH6抗体(44)Ventana Medical Systems--
PMS2抗体(EPR3947)Ventana Medical Systems--
片段分析试剂盒Promega--
NextSeq测序平台Illumina--
NovaSeq 6000测序平台Illumina--
Dako 22C3 pharmDx试剂盒DakoSK006
SP142检测试剂盒Ventana740-4859
HER2抗体(4B5)----
INFORM HER2双色原位杂交DNA探针混合物Ventana--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
dMMR/MSI-H判定与TMB分层
dMMR/MSI-H判定平台组合(IHC、FA、NGS)及不一致时判定顺序(IHC>FA>NGS);TMB分组阈值(<10 vs 10–20 vs 20–50 vs ≥50个突变/Mb);NGS平均测序深度>500x和分析灵敏度5%
阅读提示:Methods中Tumor samples和Next-generation sequencing小节
PD-L1和HER2检测
胃食管癌使用Dako 22C3 pharmDx kit (SK006),其他GI肿瘤使用Ventana SP142 assay kit (740-4859);PD-L1阳性定义:胃食管癌CPS≥1,其他GI肿瘤TPS>5%;HER2 CISH阳性定义HER2-CEP17比值≥2
阅读提示:Methods中IHC staining and chromogenic in situ hybridization小节及Figure 2 legend
免疫签名和免疫细胞浸润分析
六基因IFNγ相关签名(CXCL10、CXCL9、HLA-DRA、IDO1、IFNG、STAT1);细胞溶解活性(GZMA、PRF1);效应T细胞评分(CD274、CD8A、EOMES、IFNG、PRF1);T细胞炎症GEP(18基因);免疫检查点表达(CD274、CTLA4、HAVCR2、LAG3、PDCD1、PDCD1LG2、TIGIT);CIBERSORT方法;TCGA数据来源(Thorsson et al.);mRNA表达log2转换
阅读提示:Methods中Immune signature小节及Figure 3 legend
ICI治疗临床结局分析
PUCH队列样本量及ICI治疗方案;DCB定义(CR/PR/SD≥24周)和NDB定义(PD/SD<24周);irPFS和irOS定义;RNF43/PTCH1-MT & TP53-WT分组与RNF43/PTCH1-WT或TP53-MT分组;CRC亚组RNF43/PTCH1-MT & TP53-WT患者n=7;Kaplan-Meier和log-rank检验
阅读提示:Methods中Statistical analysis小节、Results中Impact of molecular correlates of TMB levels on survival benefit of ICIs小节、Table 1和Figure 4 legend
多重比较校正
Benjamini-Hochberg方法控制FDR q<0.05;Fisher精确检验或χ2检验;Mann-Whitney U检验用于连续数据
阅读提示:Methods中Statistical analysis小节