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同源重組修復缺陷(HRD)臨床檢測與應用專(zhuān)家共識

發(fā)布時(shí)間:2023-04-25 13:47 文章作者:云鴻科技 瀏覽次數:1329
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同源重組修復(homologous recombination repair,HRR)是DNA雙鏈斷裂(double strand break,DSB)的首選修復方式。同源重組修復缺陷(homologous recombination deficiency,HRD)通常指細胞水平上的HRR功能障礙狀態(tài),可由HRR相關(guān)基因胚系突變或體細胞突變以及表觀(guān)遺傳失活等諸多因素導致,常存在于多種惡性腫瘤中,其中在卵巢癌、乳腺癌、胰腺導管癌、前列腺癌等腫瘤中尤其突出。

HRD會(huì )產(chǎn)生特定的、可量化的、穩定的基因組改變,可通過(guò)建立基于基因組特征分析的評估體系來(lái)預測腫瘤HRD狀態(tài)及其程度,已成為晚期卵巢癌患者臨床應用聚腺苷二磷酸核糖聚合酶[poly(ADP-ribose)polymerase,PARP]抑制劑的新型生物標志物,也可能對乳腺癌、前列腺癌等腫瘤的PARP抑制劑和鉑類(lèi)藥物的臨床用藥具有指導價(jià)值。

本共識圍繞HRD定義描述、HRD腫瘤臨床病理與分子特征、HRD檢測的臨床應用價(jià)值、HRD檢測樣本選擇、HRD檢測技術(shù)選擇與確認、HRD算法標準化及HRD臨床檢測和應用的問(wèn)題等關(guān)鍵點(diǎn),結合國內外應用現狀,為臨床提供7條HRD臨床檢測與應用專(zhuān)家共識。希望本專(zhuān)家共識可以提高臨床醫師及檢測等相關(guān)人員對HRD臨床意義及檢測規范的認識,從而更加準確合理地開(kāi)展HRD檢測及結果解讀,為患者提供更優(yōu)質(zhì)的臨床服務(wù)。

HRD定義描述

專(zhuān)家共識:HRD通常指細胞水平的HRR障礙狀態(tài),HRD會(huì )產(chǎn)生可量化的、穩定的基因組改變,目前主要通過(guò)LOH、TAI和LST 3個(gè)指標的綜合檢測得出GIS,臨床實(shí)踐中以BRCA1/2 基因致病性突變與GIS評估腫瘤HRD狀態(tài)。鑒于HRR通路以及細胞信號通路的復雜性,通過(guò)臨床檢測方法實(shí)現腫瘤細胞HRD全面而準確的評估仍具挑戰。

HRD的臨床應用

2.1 HRD腫瘤臨床病理及分子特征

專(zhuān)家共識:HRD是惡性腫瘤較為常見(jiàn)的分子標記,卵巢癌、乳腺癌、前列腺癌、胰腺癌發(fā)生率較高;HRD陽(yáng)性卵巢癌、乳腺癌表現出一定的臨床病理學(xué)特征,BRCA相關(guān)的遺傳性乳腺癌和卵巢癌表現更顯著(zhù)。HRD是較穩定的惡性腫瘤分子標記,其評估通常不受腫瘤取材部位(同一部位不同病灶或原發(fā)和轉移病灶)影響。

2.2 HRD臨床檢測的應用價(jià)值

專(zhuān)家共識:HRD臨床檢測在PARP抑制劑治療晚期卵巢癌療效預測中具有重要的應用價(jià)值,可對卵巢癌患者進(jìn)行分層,優(yōu)化相應治療決策,最大限度擴大PARP抑制劑臨床獲益人群;在乳腺癌、胰腺癌、前列腺癌中,其對PARP抑制劑或含鉑類(lèi)藥物的臨床應用可能也具有潛在的指導價(jià)值,相關(guān)研究尚在探索中。另外,我國尚無(wú)獲批的HRD檢測試劑,臨床實(shí)施檢測時(shí)應依據患者腫瘤類(lèi)型、分期與診療史,并在患者充分知情同意前提下,選擇與適應證和(或)擬應用的PARP抑制劑種類(lèi)最匹配且經(jīng)嚴格性能驗證的商業(yè)試劑盒。

HRD臨床檢測規范化

對于擬開(kāi)展HRD項目檢測的實(shí)驗室,應參照《醫療器械監督管理條例》(國務(wù)院令第739號)相應要求,并遵照衛生行政部門(mén)的管理規定,滿(mǎn)足高通量測序的硬件和規范要求。

3.1 HRD檢測樣本要求

3.1.1   檢測樣本選擇   

HRD檢測樣本為腫瘤組織,分為甲醛固定石蠟包埋組織和新鮮組織,建議優(yōu)先選擇石蠟樣本。石蠟包埋組織樣本:建議送檢3年以?xún)龋?年之內更好)的石蠟切片,厚度4~5 μm,10張左右;應由病理醫師確定腫瘤類(lèi)型,并觀(guān)察腫瘤細胞的含量和數量(腫瘤細胞占比≥30%),以保證有足夠的腫瘤細胞用于HRD檢測;若腫瘤細胞含量不足,應標記腫瘤細胞區域,并富集腫瘤細胞,盡可能避免出血和壞死區域,以保證檢測結果的準確性。新鮮組織樣本:手術(shù)樣本不小于米粒大?。ā?0 mg),穿刺樣本不少于肉眼可見(jiàn)的1條。樣本離體30 min內轉移至液氮或置于-80 ℃冰箱保存,亦可先保存于樣本保護劑中,然后盡早轉移到-80 ℃冰箱保存,防止核酸降解。新鮮組織因評估腫瘤細胞比例困難,故不推薦作為常規檢測樣本類(lèi)型,如需使用可采用冷凍切片染色評估腫瘤細胞含量。此外,建議提供患者配對外周血樣本作為非腫瘤對照樣本,這有助于了解胚系BRCA1/2 和HRR基因突變情況,也有助于HRD評分時(shí)進(jìn)行倍性矯正。方法為采集2~5 mL 血液樣本于EDTA 抗凝管中,充分顛倒混勻8~10次,避免血液凝固,常溫運送至檢測實(shí)驗室;待測樣本置于4 ℃冰箱保存,并在2 h內處理。如需長(cháng)期保存,應置于-20 ℃冰箱保存,避免反復凍融。

3.1.2   核酸提取與質(zhì)控建議   

專(zhuān)家共識:HRD檢測優(yōu)先選擇3年以?xún)鹊氖灠衲[瘤組織,并觀(guān)察腫瘤細胞的含量和數量,以保證有足夠的腫瘤細胞用于檢測;若含量不足,應進(jìn)行富集,盡可能避免出血和壞死區域。新鮮組織不推薦作為常規檢測樣本類(lèi)型,若使用需先評估其腫瘤細胞含量。建議提供患者配對外周血作為非腫瘤對照樣本,這有助于了解胚系BRCA1/2以及其他HRR相關(guān)基因突變情況。

3.2 檢測技術(shù)選擇與確認

HRD的臨床檢測方法可分為三大類(lèi):HRR相關(guān)基因突變檢測,基因組瘢痕與突變譜系分析以及HRD功能性檢測。其中,HRD功能性檢測通常是通過(guò)評估RAD51在DNA損傷時(shí)形成功能性同源重組所需核焦點(diǎn)的能力,實(shí)時(shí)反饋腫瘤細胞的HRD狀態(tài)。然而,HRD功能性檢測預測PARP抑制劑的臨床有效性尚未被證實(shí),且在樣本選擇、分析體系建立上也存在一定局限性,因此尚難以在臨床上規范應用。

3.2.1   HRR相關(guān)基因檢測   

BRCA1/2基因突變是引起HRD最明確的HRR基因,也是迄今為止最理想的PARP抑制劑療效預測標志物。卵巢癌BRCA胚系突變與體細胞突變對PARP抑制劑的療效預測具有同等效力。除BRCA1/2 基因外,如RAD51B/C/D、BRIP1、PALB2、NBN、ATM、CHK1/2、CDK12 等HRR相關(guān)基因胚系和(或)體細胞突變也會(huì )導致腫瘤發(fā)生HRD?;赟tudy19研究的回顧性分析發(fā)現,攜帶CDK12、RAD51B、BRIP1 等基因突變與攜帶BRCA1/2 基因突變的患者接受奧拉帕利維持治療獲得類(lèi)似的PFS獲益。但是,由于攜帶上述基因突變的個(gè)體較為罕見(jiàn),相應結果仍需更多前瞻性研究證實(shí)。其中,在前列腺癌中尤其重視HRR相關(guān)基因檢測,在經(jīng)恩雜魯胺或醋酸阿比特龍治療進(jìn)展后的mCRPC成人患者的奧拉帕利治療決策中,NCCN指南推薦進(jìn)行BRCA1、BRCA2、ATM、BARD1、BRIP1、CDK12、CHEK1、CHEK2、FANCL、PALB2、RAD51B、RAD51C、RAD51D、RAD54L以及PPP2R2A 等15個(gè)HRR相關(guān)基因檢測,且檢測變異類(lèi)型應包括點(diǎn)突變、插入/缺失、擴增等。BRCA1和RAD51C啟動(dòng)子甲基化也會(huì )導致HRD,通常在腫瘤組織內與BRCA 基因突變互斥,但目前尚缺乏足夠證據表明HRR基因啟動(dòng)子甲基化與PARP抑制劑的臨床療效有關(guān),甚至存在相互沖突的研究結果。

3.2.2   基于SNPs的“基因組瘢痕”分析   

目前也可以基于SNPs分型評估整個(gè)基因組層面的3種“基因組瘢痕”現象(LOH、TAI、LST)的總體情況,并進(jìn)行HRD評分。HRD基因組瘢痕檢測可采用芯片或NGS平臺,當前大多已從芯片平臺轉移至NGS平臺。有研究利用TCGA數據庫中乳腺癌的SNP-array和WES檢測數據,評價(jià)不同檢測平臺數據在HRD數值計算中的差異,結果3個(gè)數值均表現出顯著(zhù)相關(guān)性。其中,Myriad myChoice CDx和FoundationFocusTM CDx BRCA LOH是當前經(jīng)諸多前瞻性研究驗證的應用最為廣泛的商業(yè)化試劑盒。Myriad myChoice CDx包含BRCA1/2 基因編碼區和54 091個(gè)人群SNPs,綜合計算LOH、TAI和LST 3個(gè)指標,當患者BRCA基因突變陽(yáng)性或HRD評分超過(guò)42分時(shí)判定為HRD陽(yáng)性。FoundationFocusTM CDx BRCA LOH通過(guò)覆蓋22條染色體上324個(gè)基因的3 500個(gè)SNPs,計算發(fā)生LOH的片段占整個(gè)基因組的比例,LOH高的截斷值為≥16%,HRD陽(yáng)性定義為BRCA突變型或BRCA野生型但LOH高。目前我國尚未見(jiàn)批準基于SNPs的“基因組瘢痕”的HRD臨床檢測試劑盒,Myriad myChoice CDx和FoundationFocusTM CDx BRCA LOH也缺乏應用于中國人群的大樣本前瞻性臨床研究數據,未來(lái)亟待推進(jìn)相應試劑盒的開(kāi)發(fā)與臨床驗證工作。此外,相應Panel設計應符合我國人群的分子遺傳學(xué)特征,SNPs位點(diǎn)的選擇應注意把握2個(gè)要點(diǎn):一是位點(diǎn)的分布需相對均勻,以避免某些區域出現未覆蓋的情況;二是需要盡可能地覆蓋更多的雜合位點(diǎn)。要確保實(shí)現上述2個(gè)目標,HRD Panel設計上應優(yōu)先選擇中國健康人群頻率在0.4~0.6之間的SNPs位點(diǎn);同時(shí)需避免覆蓋嚴重偏離哈迪-溫伯格平衡以及探針無(wú)法穩定覆蓋的位點(diǎn)。

3.2.3   基于突變譜系特征的分析  

專(zhuān)家共識:基于SNPs的“基因組瘢痕”分析是當前最具應用前景的HRD臨床檢測方法,能從BRCA野生型腫瘤患者中有效篩選出PARP抑制劑治療的潛在獲益人群。當前亟待推進(jìn)我國相應合規試劑盒的開(kāi)發(fā)與驗證工作,其SNPs位點(diǎn)選擇與Panel設計應著(zhù)重把握我國人群的分子遺傳學(xué)特征,并積極倡導聯(lián)合開(kāi)展PARP抑制劑前瞻性多中心臨床研究驗證。

3.3 HRD算法的標準化及精準化

HRD評分是反映腫瘤樣本因HRR通路異常而導致的腫瘤樣本基因組不穩定的情況,目前主要通過(guò)2個(gè)步驟計算HRD評分:⑴通過(guò)檢測關(guān)鍵的HRR基因變異評估產(chǎn)生HRD的原因;⑵通過(guò)檢測基因組損傷的程度計算基因組不穩定狀態(tài)的評分;然后綜合上述2個(gè)步驟的結果評估HRD的狀態(tài)。前者可通過(guò)NGS測序檢測發(fā)生在HRR通路上的特定基因的變異情況評估,后者主要通過(guò)分析腫瘤樣本基因組上的SNPs計算基因組不穩定狀態(tài)的評分。

3.3.1   基于全基因組范圍內高密度SNP位點(diǎn)檢測的HRD評分計算   

目前在臨床檢測中HRD評分主要應用基于高密度全基因組SNP-array或NGS基因組SNP骨架探針檢測結果,并結合與HRD相關(guān)基因變異與基因組不穩定的程度進(jìn)行分析。首先,檢測BRCA1/2有害突變、BRCA1啟動(dòng)子甲基化等指標,再通過(guò)高密度的SNP位點(diǎn)信息,分析由這些分子機制導致的基因組不穩定情況,匯總LOH、LST、TAI等拷貝數變異指標計算HRD評分,然后進(jìn)一步通過(guò)PARP抑制劑治療療效劃定HRD 評分的閾值,從而建立完整的HRD檢測分析流程。

Myriad myChoice CDx采用的HRD評分算法是通過(guò)患者腫瘤樣本中的體細胞拷貝數變異(somatic copy number variants,SCNV)程度來(lái)反映患者HRD程度,簡(jiǎn)要的生信分析及HRD評分計算方法有以下幾個(gè)步驟:⑴對腫瘤樣本和對照樣本檢測范圍內的SNP位點(diǎn)的覆蓋度進(jìn)行預處理;⑵將相近的SNP位點(diǎn)合并成同一區段;⑶根據上一步的分段結果確定每個(gè)區段的SCNV,確定LOH、LST、TAI分值,進(jìn)一步匯總為HRD評分。由此可見(jiàn),HRD評分算法的準確性主要基于患者腫瘤樣本SCNV檢測的準確性。ASCAT軟件計算SCNV時(shí)可將腫瘤細胞純度和整體腫瘤倍性作為重要參數,并將其帶入計算,從而得到每個(gè)區段的拷貝數,以增加區段拷貝數的檢測準確性。針對WGS測序的Sequenza軟件通過(guò)標準化SNPs覆蓋度減少高通量測序帶來(lái)的噪音,ABSOLUTE和Sclust軟件還可以根據患者的體細胞突變情況,通過(guò)不同模型的聚類(lèi)分析展現腫瘤細胞的亞克隆情況,進(jìn)一步調整SCNV的準確性。

3.3.2   基于WGS或WES的HRD評分計算   

基于高密度全基因組SNP-array或NGS基因組SNP骨架探針的檢測結果可以對基因組瘢痕進(jìn)行檢測及計算而得到基因組不穩定狀態(tài)的評分,基于基因組全面覆蓋的WGS 或WES方法的檢測結果還能同時(shí)分析得到高HRD評分腫瘤樣本所具有的微同源缺失、COSMIC 突變特征結構變異等基因組學(xué)特征。有證據表明綜合基因組不穩定狀態(tài)的評分以及HRD相關(guān)基因組學(xué)特征獲得的HRD評分結果準確度更高。然而,WGS檢測所需的高DNA上樣量、高測序數據量以及無(wú)法涵蓋HRR信號通路的體細胞突變等缺點(diǎn)限制了其在臨床上的應用。因此,綜合檢測所需樣本量、數據量、體細胞突變,可采用高深度WES加高密度SNPs方法,對腫瘤樣本中HRR信號通路中的遺傳性突變、體細胞突變及基因組不穩定性狀態(tài)同時(shí)進(jìn)行全面檢測。隨著(zhù)WES檢測成本降低及檢測技術(shù)不斷成熟,WES檢測有可能成為準確評估HRD的檢測方法,為患者接受PARP抑制劑治療提供精確指導。

3.3.3   人工智能模型輔助HRD評估分析   

專(zhuān)家共識:在HRD臨床檢測中,基于SNPs位點(diǎn)信息進(jìn)行HRD評分計算的準確度主要依賴(lài)于對SCNV的準確分析;同時(shí),通過(guò)WGS、WES等檢測技術(shù)獲取更多的基因組信息,有助于進(jìn)一步提升HRD評分計算的準確度;應用人工智能技術(shù)輔助分析HRD的多維度特征,已展示出高效識別HRD陽(yáng)性人群的潛在優(yōu)勢。必須強調的是,任何一種檢測方法、評分計算方法和判斷標準在臨床正式應用前,都需要經(jīng)過(guò)嚴格的性能分析與臨床效能驗證。

3.4 HRD報告建議 

3.4.1   HRD報告應包含的內容  

 ⑴基本信息:

①受檢者信息,包括姓名、性別、年齡、臨床診斷、病理診斷、基因檢測史、家族史和臨床治療史等;

②樣本信息,包括樣本類(lèi)型、病理號、樣本采集時(shí)間、送檢機構、送檢醫生、送檢日期和報告時(shí)間等;

③項目簡(jiǎn)介,包括檢測方法、檢測平臺、檢測內容(包括基因數量、Panel大小等)、文庫構建和參考基因組,數據分析流程、軟件及版本等。

④樣本質(zhì)量情況,如腫瘤細胞占比。

⑵檢測結果:

①質(zhì)控結果,包括Q30、測序深度、覆蓋度等;②BRCA1/2突變狀態(tài)、HRR相關(guān)基因突變狀態(tài)、HRD評分和結果釋義等。

⑶檢測結果注釋?zhuān)?/span>

①HRD評估,包括BRCA1/2致病性變異、其他涉及HRR信號通路的相關(guān)基因變異,表征基因組不穩定性的HRD評分及閾值判定規則,以及聯(lián)用BRCA1/2有害變異與HRD 評分進(jìn)行HRD狀態(tài)判定的規則。

②結果解讀,包括是否有明確的閾值說(shuō)明,不同癌種、不同PARP抑制劑應列明不同閾值與用藥的相關(guān)性臨床試驗證據支持,伴隨診斷的藥物推薦。

③基于BRCA 基因突變陽(yáng)性患者涉及胚系遺傳的提醒,建議其直系親屬檢測是否攜帶該突變。

⑷簽字:

檢測技術(shù)人員及審核人員簽字,最終報告應由中級職稱(chēng)或碩士以上學(xué)歷且具有病理學(xué)專(zhuān)業(yè)背景、經(jīng)培訓合格的本單位執業(yè)醫師或授權簽字人(高級職稱(chēng)或醫學(xué)博士學(xué)位)審核。

⑸局限性說(shuō)明:

根據腫瘤類(lèi)型、受檢樣本類(lèi)型、檢測Panel以及相關(guān)臨床研究結果等信息對HRD 臨床應用的局限性進(jìn)行說(shuō)明。

3.4.2   HRD報告臨床解讀建議   

專(zhuān)家共識:HRD臨床檢測報告內容除重點(diǎn)描述BRCA1/2 等HRR相關(guān)基因變異情況以及GIS計算數值外,還應針對相應癌種的PARP抑制劑療效預測價(jià)值進(jìn)行解讀;HRD評分閾值判定與不同癌種、不同PARP抑制劑及其相應適應證有關(guān)。同時(shí),目前尚缺乏HRD評分應用于中國人群PARP抑制劑療效預測的大樣本臨床研究數據,報告應著(zhù)重闡述其檢測的局限性。

HRD臨床檢測和應用的問(wèn)題與展望

目前臨床上主要通過(guò)檢測基因組瘢痕或HRR基因突變間接評估HRD的狀態(tài),但哪些生物標志物應納入HRD狀態(tài)評估尚無(wú)統一標準,在HRD評估中也還有許多問(wèn)題亟待解決:

⑴HRR通路基因分布廣泛,與其他通路有交叉情況,國內外對HRR基因的定義不明確,缺乏統一標準;

⑵不同HRR基因的功能不同,其在HRD評估中的作用缺乏量化指標;

⑶HRD發(fā)生的機制復雜,單純HRR通路基因突變檢測可能造成HRD結果假陰性,因此檢測結果陰性不能排除HRD;

⑷大片段缺失等變異類(lèi)型需要在HRD評估中充分考慮并進(jìn)行驗證;

⑸基因組瘢痕是HRD的表現形式,只能反映某段時(shí)間的基因組不穩定狀態(tài),而不能準確評估回復突變導致的同源重組功能重建情況;

⑹不同的HRD評估方法及HRD評分算法是非等效的,各種評估方法的預測效能和檢測結果一致性等尚缺乏標準化驗證方案;

⑺HRD檢測的標準品選擇及性能驗證方法有待完善;

⑻不同腫瘤類(lèi)型的HRD評分閾值可能不同,因此需要通過(guò)臨床試驗評估不同腫瘤類(lèi)型HRD閾值對鉑類(lèi)藥物或PARP抑制劑的療效預測效能。

HRD作為泛癌種生物標志物在臨床應用中還處于起始階段,泛癌種中HRD與免疫檢查點(diǎn)抑制劑的相關(guān)性值得進(jìn)一步研究。目前國內外有多個(gè)研究機構正在多癌種中開(kāi)展HRD評分狀態(tài)與HRR相關(guān)基因,以及與免疫檢查點(diǎn)抑制劑單藥或聯(lián)合用藥療效相關(guān)性的臨床試驗。在2021年的美國婦科腫瘤學(xué)會(huì )(SGO)年會(huì )上公布了一項Ⅲ期臨床試驗,該研究首次探索了免疫檢查點(diǎn)抑制劑在BRCA1/2突變和HRD卵巢癌患者中的療效,以及BRCA1/2突變和HRD與腫瘤突變負荷的相關(guān)性。

總之,HRD檢測和臨床應用的標準化仍任重而道遠,但其應用前景值得期待。未來(lái)隨著(zhù)基因檢測技術(shù)的飛速發(fā)展,HRD評估方法的不斷完善,以及越來(lái)越多臨床醫師、病理醫師、分子檢測人員、臨床藥師和腫瘤生物學(xué)專(zhuān)家更深入和廣泛地參與腫瘤精準醫療,相信HRD的精準評估將會(huì )進(jìn)一步提高腫瘤診療水平,讓更多腫瘤患者獲益。



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