Войти
Микрофотография, показывающая лимфоциты, инфильтрирующие опухоль в случае колоректального рака с доказательством MSI-H при иммуноокрашивании. Окраска HE.микросателлитная нестабильность (MSI ) - это состояние генетической гипермутабельности (предрасположенность к мутации ), которое возникает в результате нарушения Исправление несоответствия ДНК (MMR). Наличие MSI представляет фенотипическое свидетельство того, что MMR не функционирует нормально.
MMR исправляет ошибки, спонтанно возникающие во время репликации ДНК, такие как несоответствие отдельных оснований или короткие вставки и делеции. Белки, участвующие в MMR, исправляют ошибки полимеразы, образуя комплекс, который связывается с несовпадающим участком ДНК, устраняет ошибку и вставляет правильную последовательность на ее место. Клетки с аномально функционирующим MMR не могут исправить ошибки, возникающие во время репликации ДНК, и, следовательно, накапливают ошибки. Это приводит к созданию новых фрагментов микроспутника . Анализы на основе полимеразной цепной реакции могут выявить эти новые микросателлиты и предоставить доказательства присутствия MSI.
Микросателлиты представляют собой повторяющиеся последовательности ДНК. Эти последовательности могут состоять из повторяющихся единиц длиной от одной до шести пар оснований. Хотя длина этих микросателлитов сильно варьируется от человека к человеку и влияет на индивидуальный «отпечаток пальца» ДНК, у каждого человека есть микросателлиты определенной длины. Самый распространенный микросателлит у человека - это динуклеотидный повтор нуклеотидов C и A, который встречается десятки тысяч раз по всему геному. Микросателлиты также известны как простые повторы последовательности (SSR).
Пример нестабильности микросателлита в следе электрофореграммы ДНК Структура микросателлитной нестабильности состоит из повторяющихся нуклеотидов, чаще всего встречающихся в виде повторов GT / CA.
Исследователи еще не подтвердили точное определение структуры MSI. Хотя все исследователи согласны с тем, что микросателлиты являются повторяющимися последовательностями, длина этих последовательностей остается под вопросом. Некоторые исследования предполагают, что MSI представляют собой короткие тандемные повторяющиеся последовательности ДНК от одной до шести пар оснований по всему геному, в то время как другие исследования показывают, что диапазон может составлять от двух до пяти.
Хотя исследователи не пришли к единому мнению о конкретном пороге для относительно количества тандемных повторов, составляющих микросателлит, существует консенсус относительно их относительного размера. Более длинные последовательности называются минисателлитными, а еще более длинные последовательности называются сайтами сателлитной ДНК. Некоторые ученые различают три категории по минимальному количеству пар оснований, а другие используют минимальное количество повторяющихся единиц. Большинство повторов встречается в нетранслируемых областях, в частности в интронах. Однако микросателлиты, которые встречаются в кодирующих областях, часто препятствуют распространению большинства последующих событий. Микросателлиты составляют примерно три процента генома человека, или более миллиона фрагментов ДНК. Плотность микросателлитов увеличивается с увеличением размера генома и в два раза больше на концах плеч хромосом, чем в телах хромосом.
MSI был открыт в 1970-х и 1980-х годах. Первым заболеванием человека, приписываемым MSI, была xeroderma pigmentosum. Это заболевание возникло в результате двух аллелей, активирующих мутации при эксцизионной репарации нуклеотидов.
В широком смысле MSI является результатом неспособности белков репарации ошибочного спаривания (MMR) исправить ошибку репликации ДНК. Репликация ДНК происходит в «S» фазе клеточного цикла ; ошибочное событие создания области MSI происходит во время второго события репликации. Исходная цепь не повреждена, но в дочерней цепи происходит мутация сдвига рамки считывания из-за проскальзывания ДНК-полимеразы. В частности, ДНК-полимераза проскальзывает, создавая временную петлю вставки-удаления, которая обычно распознается белками MMR. Однако, когда белки MMR не функционируют нормально, как в случае MSI, эта петля приводит к мутациям со сдвигом рамки считывания либо в результате вставок, либо делеций, что приводит к нефункционирующим белкам.
MSI уникален для ДНК. полиморфизмы в том, что ошибки репликации различаются по длине, а не по последовательности. Скорость и направление мутаций, приводящих к MSI, являются основными компонентами в определении генетических различий. На сегодняшний день ученые сходятся во мнении, что частота мутаций различается по положению локусов. Чем больше длина MSI, тем выше частота мутаций.
Хотя большинство мутаций MSI являются результатом мутаций со сдвигом рамки считывания, иногда события мутации, приводящие к MSI, происходят из гиперметилирования hMLH1 ( Протеин MMR) промотор. Гиперметилирование происходит, когда к нуклеотиду ДНК добавляется метильная группа, что приводит к молчанию генов, что приводит к MSI.
Исследователи показали, что окислительное повреждение приводит к мутациям со сдвигом рамки считывания, что приводит к MSI, но они еще не пришли к соглашению на точном механизме. Было показано, что чем больше окислительного стресса подвергается система, тем больше вероятность возникновения мутаций. Кроме того, каталаза уменьшает мутации, тогда как медь и никель усиливают мутации за счет увеличения количества пероксидов. Некоторые исследователи считают, что окислительный стресс в определенных локусах приводит к остановке ДНК-полимеразы на этих участках, создавая среду для проскальзывания ДНК.
Исследователи сначала полагали, что MSI был случайным, но есть свидетельства того, что MSI нацелена на включать постоянно растущий список генов. Примеры включают ген бета-рецептора трансформирующего фактора роста и ген ВАХ. Каждая мишень приводит к разным фенотипам и патологиям.
Нестабильность микросателлитов связана с раком толстой кишки, раком желудка, раком эндометрия, раком яичников, раком гепатобилиарного тракта, раком мочевыводящих путей, раком мозга и рак кожи. MSI чаще всего ассоциируется с раком толстой кишки. Ежегодно во всем мире регистрируется более 500 000 случаев рака толстой кишки. На основании результатов более 7000 пациентов с раком толстой кишки, стратифицированных по MSI-High (MSI-H), MSI-Low (MSI-L) или Micros Satellite Stable (MSS), у пациентов с опухолями MSI-H прогноз был более положительным на 15%. по сравнению с опухолями MSI-L или MSS.
Колоректальные опухоли с MSI обнаруживаются в правой ободочной кишке, ассоциированные с плохо дифференцированной тканью, высоким содержанием муциногенов, инфильтрирующими опухоль лимфоцитами и наличием реакции хозяина, подобной Крону. Опухоли MSI-H, способствующие развитию колоректального рака, демонстрируют меньше метастазов, чем другие производные колоректального рака. Это продемонстрировано предыдущими исследованиями, показавшими, что опухоли MSI-H более репрезентативны для рака стадии II, чем стадии III.
Ученые исследовали связь белков вакуумной сортировки (VPS) с белками MSI. Как и MSI, VPS связан с раком желудка и толстой кишки. В одном исследовании сообщается, что белки VPS были связаны с раком MSI-H, но не с раком MSI-L, тем самым ограничивая VPS специфическим раком MSI-H.
Кроме того, исследователи согласны с тем, что статус MSI-H указывает на диагноз. Синдром Линча, неметастатический прогноз и менее агрессивные схемы лечения. Синдром Линча связан с МСИ и увеличивает риск рака толстой кишки, эндометрия, яичников, желудка, тонкой кишки, гепатобилиарного тракта, мочевыводящих путей, головного мозга и кожи.
Одно исследование, проведенное с участием 120 пациентов с синдромом Линча, приписывающих болезнь Крона. подобная реакция (CLR), связанная с MSI, на «опухолеспецифические неопептиды, генерируемые во время канцерогенеза MSI-H». Это исследование дополнительно подтвердило, что «наличие антиметастатической иммунной защиты у пациентов с MSI-H CRC может объяснить недавние открытия, что адъювантная химиотерапия 5-FU не имеет положительных или даже побочных эффектов в этом коллективе». Исследователи предполагают, что лимфоциты играют защитную роль против CRC MSI-H, которая предотвращает метастазирование опухоли.
Опухоли MSI в 15% случаев спорадического колоректального рака возникают в результате гиперметилирования промотора гена MLH 1, тогда как MSI опухоли при синдроме Линча вызываются мутациями зародышевой линии в MLH 1, MSH 2, MSH 6 и PMS2.
MSI был очевиден в качестве причины сальных карцином. Карциномы сальных желез - это разновидность более крупной патологии, синдрома Мьюра-Торре. MSI по-разному выражается при синдроме Мюира-Торре, чаще всего выражается с общими патологиями у пациентов с раком толстой кишки. Кроме того, белки MMR MLH 1, MSH 2, MSH6 и PMS2 играют важную роль в периокулярной сальной карциноме, которая наблюдается на веках в 40% сальных карцином.
В мае 2017 года FDA одобрило иммунотерапевтическое средство под названием Keytruda. ® (пембролизумаб ) (ингибитор PD-1 ) для пациентов с солидными опухолями с неоперабельной или метастатической микросателлитной нестабильностью с высокой (MSI-H) или недостаточной репарацией несоответствия (dMMR), которые прогрессировали после предварительное лечение. Этот показатель не зависит от оценки экспрессии PD-L1, типа ткани и локализации опухоли.
MSI является хорошим маркером для определения синдрома Линча и определения прогноз лечения рака. В 1996 году Национальный институт рака (NCI) провел международный семинар по синдрому Линча, который привел к разработке «Руководства Bethesda» и локусов для тестирования MSI. Во время этого первого семинара NCI согласовал пять микросателлитных маркеров, необходимых для определения присутствия MSI: два мононуклеотида, BAT25 и BAT26, и три динуклеотидных повтора, D2S123, D5S346 и D17S250. Опухоли MSI-H являются результатом MSI более 30% нестабильных локусов MSI (>2 или более из 5 локусов). Опухоли MSI-L возникают из менее чем 30% нестабильных биомаркеров MSI. Опухоли MSI-L относятся к опухолям альтернативной этиологии. Несколько исследований демонстрируют, что пациенты с MSI-H лучше реагируют на одно хирургическое вмешательство, чем на химиотерапию и хирургическое вмешательство, что предотвращает ненужное прохождение пациентами химиотерапии.
Обнаружение микросателлитной нестабильности с помощью ПЦР в реальном времени Шесть лет спустя, во время второго NCI провел семинар, посвященный синдрому Линча, в 2002 году, были пересмотрены рекомендации Bethesda (позже опубликованные в 2004 году), в которых рекомендованы новые критерии для тестирования MSI. В частности, они определили, что пять мононуклеотидных локусов превосходят смесь моно- и динуклеотидных локусов, поскольку динуклеотидные локусы могут казаться сдвинутыми, хотя на самом деле это не так, что увеличивает вероятность ложноположительного результата MSI-H.
Первый коммерчески доступный набор был предоставлен Promega Corporation, Мэдисон, Висконсин, под названием Система анализа нестабильности микроспутников 1.2 (RUO). С тех пор Promega MSI RUO получил широкое распространение с 2004 года: более 120 рецензируемых публикаций ссылаются на его глобальное положение в качестве золотого стандарта в определении статуса MSI раковой ткани.
Недавно на рынке были успешно представлены наборы для обнаружения MSI [1] на основе ПЦР в реальном времени. Одностадийный формат закрытой пробирки, высокая точность и чувствительность продуктов на основе ПЦР в реальном времени без какого-либо дополнительного анализа после амплификации ПЦР по сравнению с традиционными методами (ПЦР с последующим анализом фрагментов) рассматривались как критические преимущества.
Прямые и косвенные механизмы способствуют устойчивости к химиотерапии. Прямые механизмы включают пути метаболизма лекарственного средства, в то время как косвенные механизмы включают пути, которые реагируют на химиотерапевтическое лечение. Путь репарации ДНК NER играет существенную роль в обращении повреждений клеток, вызванных химиотерапевтическими агентами, такими как 5-FU.
В мае 2017 года FDA одобрило иммунотерапевтическое средство под названием Keytruda® ( пембролизумаб ) (ингибитор PD-1 ) для пациентов с неоперабельными или метастатическими солидными опухолями с высокой микросателлитной нестабильностью (MSI-H) или с дефицитом репарации несоответствия (dMMR), которые прогрессировали после предшествующего лечения. Это указание не зависит от оценки экспрессии PD-L1, типа ткани и локализации опухоли.
Исследователи обнаружили еще один MSI, называемый повышенными микросателлитными изменениями в выбранных тетрануклеотидных повторах (EMAST). Однако EMAST уникален тем, что не является производным от MMR и обычно ассоциируется с мутациями TP53.
EMAST наблюдается при различных раковых заболеваниях, включая рак легких, головы. а также шею, толстую кишку, кожу, мочевыводящие пути и репродуктивные органы. Сайты внешних органов имеют больший потенциал для EMAST. Некоторые исследователи считают, что EMAST может быть следствием мутагенеза. Положительные границы EMAST в других случаях отрицательные границы рака предполагают рецидив заболевания у пациентов.
