概述

DNA错配修复(MMR)是纠正DNA复制错误和维持基因组稳定的重要机制。其识别并修复错配的碱基对。这个过程包括DNA结合、链切除和通过DNA聚合酶的再合成。MMR还参与非典型功能，如氧化DNA损伤修复和免疫球蛋白多样化。MMR基因的缺陷会导致微卫星不稳定性(MSI),这是一些癌症的特点，尤其是在实体瘤中显著发生[1]。

评估MMR状态最常用的方法之一是免疫组织化学(IHC)。IHC通常检查蛋白质，如MSH2、MSH6、MLH1和PMS2。这些蛋白的表达缺陷表明MMR缺陷，提示可能发生MSI，并预测对免疫疗法的反应。其他检测MMR状态的方法包括PCR的方法和下一代测序(NGS)。此外，ctDNA在评估癌症患者的MMR状态中越来越受重视，因为它可能在组织样本量有限时提供有效的结果[2]。

MMR缺陷也与一些罕见和研究不足的癌症有关，如肉瘤、神经内分泌肿瘤和血液恶性肿瘤。

MMR通路

人类MMR系统是一种复杂且高度保守的DNA修复机制，通过纠正复制错误来维持基因组的稳定性。该系统主要解决DNA复制过程中出现的碱基错配和小插入-缺失环(IDLs)。通过确保复制保真度，MMR防止了突变的积累。

MMR的第一步是识别MutS同源(MSH)蛋白的复制错误。由两种主要的异二聚体负责:MSH2-MSH6(MutSα)和MSH2-MSH3(MutSβ)。MutSα专门用于检测单碱基错配和小IDL，而MutSβ主要用于识别较大的IDL。MSH2在两种复合物中充当支架蛋白，稳定异二聚体并促进其与DNA结合。当遇到错配时，MutSα或MutSβ复合物以高特异性结合到位点，在DNA螺旋周围形成一个夹子。其后诱导复合物中的构象变化，由ATP结合驱动，将下游修复因子招募到损伤部位。

一旦错配被识别，MutL同源(MLH)蛋白被募集以启动修复的切除阶段。参与这一步骤的主要异二聚体是MLH1-PMS2(MutLα)。MutLα以ATP依赖的方式与错配结合的MutS复合物相互作用，稳定该部位的修复机制。MutLα还负责在错配附近新合成的DNA链中引入缺口[3]。

人类细胞中的错配修复途径

MMR基因的非典型作用

大量研究表明，MMR基因在传统的DNA修复和影响细胞的免疫反应、生物体内的激素平衡和细胞应激反应中起着至关重要的作用。最近的一项研究显示MMR基因(MSH2和MLH1)的缺失与聚合酶β(polβ)或聚合酶γ(polγ)的抑制之间的致命相互作用。MSH2/POLβ合成致死率与核DNA中8-oxo-G损伤的累积相关，而MLH1/POLγ导致线粒体8-oxo-G损伤的累积。此外，发现沉默PTEN的推定激酶1(PINK1)在dMMR细胞系中是合成致死的，因为它导致活性氧(ROS)水平和随后在细胞核和线粒体中氧化DNA损伤的积累。这些发现表明，在具有功能性MMR的细胞中抑制POLβ、POLγ或PINK1导致8-氧代-G损伤的形成，这些损伤最终通过MMR途径或与其协同修复。

此外，MMR在DNA去甲基化(DDM)过程中也是至关重要的。众所周知，长片段DNA切除和再合成修复途径涉及长片段碱基切除修复(BER)和MMR机制。已有研究表明，胞嘧啶的脱氨基产物，如dug、5 ohu G、TG和5 hmu G错配，可能是活性DNA去甲基化(ADDM)的潜在触发因素。这些错配可以是MMR和BER通路的底物，MMR具有更广泛的修复范围。一项2021年对激素受体阳性乳腺癌中错配修复改变的综述强调，MMR蛋白(尤其是MSH2)的失调会导致内分泌治疗耐药性，并可能有助于确定哪些患者可以受益于DNA修复抑制剂(如PARP抑制剂)与标准内分泌药物的联合用药。在此基础上，2024年对MMR成分的非修复功能的分析表明，MSH2对ERα的选择性共激活放大了ER驱动的肿瘤中的增殖转录程序，表明破坏ER-MSH2可以恢复难治性乳腺癌和子宫内膜癌(EC)的激素治疗敏感性[4]。

MMR异质性

已经证明MMR和MSI状态在许多癌症的临床过程中起重要作用。在一项研究中，亚克隆或异质性MMR表达的EC与高复发率相关，转移性或复发性病变通常表现为dMMR。克隆性dMMR可能导致肿瘤侵袭性。此外，关于转移性结直肠癌(mCRC)也有类似的发现，在几乎12%的患者中，原发灶和转移灶之间的MMR状态具有异质性。在dMMR原发性肿瘤中，MMR表型的异质性发生率显著高于pMMR原发性肿瘤。值得注意的是，有没有MMR状态异质性的患者总生存率并无差别。然而，检测转移部位很重要，因为MMR状态的差异可能会潜在地影响免疫治疗[5]。

研究不足的dMMR癌症类型

结构性错配修复缺陷(CMMRD)综合征是一种罕见的儿童易感综合征，由MMR基因的双等位基因突变引起(MLH1、MSH2、MSH6、PMS2)。CMMRD患者会发生一系列早发恶性肿瘤，包括血液肿瘤、脑瘤和结肠直肠癌。它们通常表现出类似于1型神经纤维瘤病的特征，这可能导致误诊。此外，由于其多变的临床表现和与其他癌症综合征的表型重叠，该综合征经常被漏诊。因此，提高医生对这种疾病的临床相关性的认识是至关重要的。

罕见实体肿瘤和血液肿瘤中的dMMR

越来越多的研究涵盖了不太常见癌症中的MMR状态和作用，如神经内分泌癌(NEC)、肉瘤或血液肿瘤。最近的一项研究显示在神经内分泌肿瘤患者中pMMR比dMMR患者的总生存期短。然而，在这些患者中使用ICI的效果仍然不明朗。

虽然已知MMR是许多癌症的预测性生物标志物，但是关于滑膜肉瘤的研究并不多。高表达TMB的滑膜肉瘤对检查点抑制剂治疗反应良好。然而，IHC确定的MMR状态未能准确识别高TMB患者。因此，联合分析TMB、MMR蛋白状态和PD-L1和PD-1表达的免疫组化评估是识别对检查点免疫疗法有良好反应的患者的最有效策略。

恶性血液病中MSI和dMMR状况仍未明确。然而，在约9%的经典型霍奇金淋巴瘤(cHL)、8%的原发性纵隔B细胞淋巴瘤(PMBCL)和0.3%至3.2%的弥漫性大B细胞淋巴瘤(DLBCL)中观察到dMMR。MSI/dMMR和淋巴瘤对检查点抑制剂的反应之间的联系尚不清楚，因为这些癌症没有包括在MSI-H/dMMR免疫治疗试验中。一项研究表明，MSI与ATLL患者的不良临床结果密切相关。因此，MSI作为血液恶性肿瘤的预测和预后生物标志物的作用应该进一步研究[6]。

dMMR的新诊断方法

循环肿瘤DNA(ctDNA)可以在常规临床实践中诊断MSI，主要是在组织样本有限的情况下。这种微创方法允许重复测试，以根据ctDNA动力学实时监测疾病。研究表明，ICI治疗期间MSI水平的变化与肿瘤反应相关，并且可以比传统成像更早地预测结果。此外，ctDNA分析可以识别最初诊断为微卫星稳定(MSS)肿瘤的患者的体细胞MSI，支持其个性化癌症管理。

使用ctDNA的方法可能有助于诊断胶质瘤中的MSI。然而，在神经胶质瘤中，ctDNA水平较低，因此，需要高灵敏度的方法。在超过93%的血浆样本中发现了神经胶质瘤衍生的ctDNA突变。MSH2和MSH6突变是替莫唑胺(TMZ)治疗后最常见的循环基因改变。在复发手术时，它们经常在肿瘤组织中出现之前出现在血浆中。因此，血浆ctDNA检测新的MMR基因突变在最初的组织活检中不存在，可能提供化疗耐药性发展的早期指征。然而，所有新方法应用于临床实践之前应进行进一步广泛队列研究和成本效益分析[7]。

MMR改变疗法

替莫唑胺是一种烷化剂，它主要通过甲基化鸟嘌呤的O6位置引起DNA损伤，这可进一步导致与胸腺嘧啶的错配。MMR系统可识别O6-甲基鸟嘌呤-胸腺嘧啶错配；然而，它不能逆转O6-甲基鸟嘌呤损伤，导致无效修复循环，并最终导致细胞凋亡。已经证明，在CRC的临床前模型中使用TMZ会导致dMMR，以及对免疫疗法的敏感性。研究揭示了TMZ通过MMR消除诱导的耐药性导致突变负荷增加，结直肠癌持续产生新抗原。这些发现表明，破坏DNA修复途径可以扩增肿瘤细胞的新抗原库。

TMZ可以将MSS结直肠癌转化为对免疫检查点阻断敏感的肿瘤。TMZ暴露可重复诱导MMR基因MSH6失活突变，这种新出现的高突变在肿瘤活检和ctDNA中都可以检测到。在研究符合检查点治疗标准的6名患者中，4名实现了长期的疾病稳定，从而证明TMZ驱动的MMR破坏可以产生足够的新抗原负荷，从而在先前免疫治疗耐药的CRCs亚群中使用抗PD-1介导的控制。

TMZ诱导的dMMR和高突变可以用来克服pMMR CRC中ICI的原发性耐药。这些临床数据，加上正在进行的转化工作，强调了靶向MMR破坏作为一种通用策略使结直肠肿瘤对免疫疗法敏感的前景[8]。

早期与晚期癌症中的dMMR

早期与晚期癌症中的dMMR问题仍未解决，并且与所讨论的特定类型的癌症有关。

在患有结肠直肠癌的患者中，dMMR肿瘤可能是高分级的(31%的dMMR对15%的pMMR)，并且它们与较低分期(I/II期)相关。对EC患者来说，dMMR肿瘤更可能是低级别的(dMMR的80%对pMMR的69%)。此外，dMMR EC与总生存率呈正相关，而在dMMR结直肠癌患者中则不是这样。研究发现dMMR更有可能侵犯子宫肌层[9]。

未来前景

MMR是维持基因组稳定性的一种成熟机制。除了在纠正DNA复制错误中的典型作用，新的证据强调了它在其他生物学过程中的参与，如调节免疫反应和影响肿瘤进展。这些非典型功能强调了MMR在癌症生物学中的作用，特别是在不太常见的癌症中。

未来的努力应集中在完善生物标志物驱动的患者选择(例如，MGMT甲基化，MSH6突变，ctDNA监测)，优化组合方案(双检查点与单药治疗)，并将MMR改变策略扩展到更广泛的“冷”肿瘤。通过整合分子机制和临床经验，该领域可以定制利用MMR动力学的免疫治疗方法，以最大化持久的抗肿瘤免疫。

参考文献

[1] DNA Repair (Amst). 2020;96:102951.

[2] Cancer Med. 2022;11(23):4479-4490

[3] Cancer Cell Int. 2021;21(1):266. 

[4] Int J Mol Sci. 2020;21(19):7188

[5] Appl Immunohistochem Mol Morphol. 2023;31(2):84-93.

[6] N Engl J Med. 2020;383(23):2207-2218.

[7] Curr Treat Options Oncol. 2023;24(12):1739-1757. 

[8] Indian J Radiol Imaging. 2024;34(3):562-565. 

[9] Virchows Arch. 2024;485(5):841-851.

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