微卫星不稳定性(MSI)、错配修复(MMR)和肿瘤突变负荷(TMB)概念及关系记录

 胚系突变(Germline Mutation)是指在人的胚胎发育期已经携带的变异(几乎全部遗传自父母),存在于生殖细胞内具有遗传性,构成人与人的遗传多样性。 人体的所有细胞均应带有一致的胚系突变;但并非所有胚系突变具有致病性。 

特点: 先天性,遗传

体细胞突变(Somatic Mutation)是指人体某些组织或者器官后天性地发生了体细胞变异,虽然它不会遗传给后代个体,却可以通过细胞分裂,遗传给子代细胞。 体细胞突变对肿瘤的发生发展有关键性的作用 ,并且它也是制定肿瘤癌症靶向治疗措施的关键所在。 

特点:后天性,不遗传

肿瘤突变负荷(tumor mutation burden,TMB ): 癌症样本全基因组中除去胚系DNA变异后每百万碱基体细胞突变数目。用来反映肿瘤细胞中总的基因突变程度的一个指标。TMB水平高的肿瘤,代表其肿瘤细胞中基因突变水平高,也反映细胞中可以被免疫系统识别的肿瘤新抗原可能更多。 可以依据次预测IO 免疫治疗的效果。

TMB 与PD-L1关系:TMB高的,PD-L1不一定低。可以考虑同时检测两者

微卫星(microsatellite,MS)又称为短串联重复序列(short tandem repeats,STR),是基因组中以少数几个核苷酸(2-4个)为单位多次串联重复组成的较长(几十个)的核苷酸序列。最常见的有:双核苷酸重复,{(AC)/(TG)}n等。

分布:广泛分布于真核生物基因组中。

特点:PCR扩增,突变率高,共显性遗传,多态性。

根据重复结构不同分类

完全重复型(perfect):单一序列单元无中断或颠倒。

不完全重复型(imperfect):单一序列单元有中断或者颠倒。

混合型(compound):介于两者之间。微卫星DNA重复序列两侧都有物种特异性的保守序列。

微卫星不稳定性(Microsatellite Instability,MSI )是指 DNA复制过程中,错配修复机制(DNA mismatch repair ,MMR)失灵,导致重复片段增加或者减少以致无法被机体修复,引起微卫星体长度变化的现象。

正常机体可以识别检测错配合成的DNA,而肿瘤组织因突变等因素引起DNA修复蛋白出错,无法修复。

根据MSI出现频次分类

1. 微卫星稳定性(microsatellite stability,MSS ):微卫星不发生突变。

2. 低频微卫星不稳定性( low-frequency MSI,MSI-L):患者微卫星突变发现率低。<40%

3. 高频微卫星不稳定性(High-frequency MSI,MSI-H):与上述相反。>40%

临床价值:肿瘤预后预测,免疫治疗效果预测。

错配修复(mismatch repair,MMR ),是在含有错配碱基的DNA分子中,使核苷酸序列恢复正常的修复方式。当MMR基因发生胚系突变或者发生甲基化将引起MMR功能降低,导致DNA序列碱基错配、缺失或插入不能得到修复。

MMR过程涉及到的MMR protein:MutS(MSH2、3、6等)以及MutL(MLH1、3、PMS1、2),MMR主导蛋白:MLH1、2、6、PMS2。其中MLH1蛋白编码基因启动子区域收到甲基化调控,发生甲基化时会引起蛋白缺失。

根据MMR主导蛋白表达情况划分为:错配修复基因缺陷(dMMR):4种蛋白有一种或以上表达缺失;错配修复基因完整(pMMR):四种蛋白均表达

MMR与MSI-H的关系

1. dMMR,MSS。发生dMMR时,MSI可以为稳定态,原因:有的突变无伤大雅,不影响主要功能蛋白。

2. dMMR,MSI-H。但是当主要蛋白编码基因发生变异时,错配修复功能受损,导致错误的MSI修复失败,发生MSI-H。

MMR与TMB的关系

当肿瘤细胞中存在MMR基因功能缺失时(dMMR),标志着肿瘤细胞失去对DNA复制错误的修复能力,这时肿瘤细胞内将积累大量突变-->突变越来越多,肿瘤突变负荷(TMB)增加,进而产生了相关新抗原-->淋巴细胞受到调动,抑制肿瘤生长,形成肿瘤浸润淋巴细胞,免疫治疗效果就越好。

参考:胚系突变

你真的理解体细胞突变吗? - 云+社区 - 腾讯云

肿瘤突变负荷(TMB):从希望到质疑,值得深思_患者

微卫星DNA分子标记及其应用 - 分析行业新闻

【科普】微卫星不稳定性(MSI)的那些事儿 - 知乎

错配修复系统(MMR)蛋白与微卫星不稳定性(MSI)检测结果小科普 - 知乎

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