人類基因組的精確複製是遺傳穩定性的基石。任何對DNA複製保真度的干擾都容易導致遺傳不穩定和癌症。人類細胞既包含精確的、可複製的DNA聚合酶，也包含容易出錯的DNA聚合酶。為確保準確的複製並保持基因組的完整性，機體會選擇適當的DNA聚合酶。人類細胞中的高保真複製主要由B家族DNA聚合酶完成，包括高度保守的DNA聚合酶（Pol）α，ε和δ。
2013年，對家族性結直腸癌（CRC）患者進行全基因組測序，發現DNA Pol ε和δ胚系突變。此後，POLE突變與黑色素瘤、子宮內膜癌、腦癌、卵巢癌、胰腺癌、結直腸癌和其他胃腸道癌症相關。POLE中最常見的癌症相關突變是P286R。在CRC中，2016年的一項回顧性隊列研究發現，約2%的患者存在POLE突變，這些患者主要為男性，年齡<40歲。POLE突變顯著增加了早期疾病的復發和無病生存率，並與免疫原性更強的微環境有關，包括更高的CD8+浸潤性T淋巴細胞和干擾素反應細胞因子CXCL9和CXCL10的表達。
越來越多的證據支持免疫檢查點抑制劑對POLE突變CRC的療效。本研究報告了一名IV期高級別、低分化結腸癌患者，在標準化療中迅速進展。對其腫瘤DNA進行分子分析後發現POLE P286R突變和高腫瘤突變負荷（TMB-H），因此選擇了超適應症免疫治療。值得注意的是，患者對單藥帕博利珠單抗產生了顯著和持久的完全緩解。
24歲男性，無明顯既往病史，主訴左腹痛和嘔吐就診急診科。CT顯示降結腸局灶性增厚伴4cm膿腫，乙狀結腸和降結腸之間可能穿孔（圖1A）。CT引導下膿腫引流，患者使用廣譜抗生素治療，出院10天後（第一次影像學檢查3周後），患者再次出現類似症狀。CT顯示膿腫消退，但持續惡化的降結腸腫塊樣增厚，以及新的小腸和大腸梗阻(圖1B)。剖腹探查發現嚴重的腹膜炎症、膨脹的小腸袢、顯著膨脹的橫結腸和近端降結腸，其中包含一個大而堅硬的穿孔腫塊，與腹壁外側、腹膜後和脾臟緊密粘附。分別行左半結腸切除、脾切除、小腸切除及結腸末端造口術。檢查顯示降結腸有一個14×9×8cm的腫塊，並有一個約5cm的不規則蕈狀瘺管開口。
圖1
組織病理染色顯示為高級別、低分化癌，伴有切緣侵犯，病理分期為pT4aN0，Ki-67指數>90%(圖2)，與IIB期（AJCC）結腸癌一致。DNA錯配修復（MMR）蛋白染色顯示MLH-1、PMS-2、MSH-2和MSH-6未見異常。患者沒有癌症家族史或致癌物暴露史。他在手術恢復後出院，並接受定期腫瘤隨訪。
圖2
術後約1個月，MRI顯示左上腹（LUQ）有一個血管化、中心壞死的大腫塊，大小為10×12×11cm，延伸至左結腸系膜，並包圍了鄰近的血管(圖3A)，表明這是一個快速生長、復發的IV期結腸癌。此時CEA水平為151ng/µL。2周後開始使用卡培他濱/奧沙利鉑（CAPOX）化療，CEA水平升高至450ng/µL。第2個周期加入貝伐單抗，但患者在2個周期後病情明顯進展，CEA水平升高至514ng/µL，CT顯示左上腹腫塊增加至15×10×11cm(圖1C)。
圖3
對患者切除的腫瘤組織進行分子分析，顯示TMB-H和POLE P286R突變，以及KRAS G13D突變、PIK3CA C278W突變、BRCA1 R1443Q意義未明突變、BRCA2 K2191N意義未明突變。因此，患者接受了遺傳諮詢和胚系細胞檢測。分析顯示沒有檢測到胚系起源的變異，包括POLE、BRCA1和BRCA2基因等。
考慮到與基因不穩定性一致的基因圖譜（TMB-H和POLE突變）和CAPOX治療的明顯進展，患者迅速過渡到免疫檢查點抑制劑，每月靜脈注射200mg帕博利珠單抗，這在當時是超適應症治療。患者在前2次帕博利珠單抗輸注後發生了2次胃腸道出血，為此因血紅蛋白值分別為6.5和5.6g/dL入院。醫生對這些出血進行了保守處理。此時患者左上腹腫塊為13×7×7cm，CEA水平降至106ng/µL(見圖1D和3B)。隨後患者接受了多次CT引導下的腫塊活檢，所有活檢均顯示嚴重的炎症和纖維化，沒有惡性腫瘤的證據。
在第二劑帕博利珠單抗治療5周後，患者進行了剖腹探查術，切除了腹部腫塊並逆轉了末端結腸造口。通過檢查確認了廣泛的炎症、壞死和纖維化，但沒有證據表明有存活的腫瘤細胞。術後約2周，CEA水平為3.9ng/µL，給予第三劑帕博利珠單抗，之後繼續每月輸注。
帕博利珠單抗使用5個月後，CT和MRI顯示病情顯著減輕(圖3C)，腫塊在11個月時完全消退(圖1E)。連續每月注射帕博利珠單抗，期間的CT和MRI均顯示顯示持續完全緩解。患者開始使用帕博利珠單抗40個月後的MRI顯示無疾病跡象(圖3D)，CEA仍在正常範圍內(圖4)。患者在第一次帕博利珠單抗輸注後 48個月保持無病狀態，並在診所進行年度監測隨訪。
圖4
2012年，癌症基因組圖譜（Cancer Genome Atlas）對224個CRC進行了分子檢測，發現了多種可靶向變異，其中16%的腫瘤發生了超突變。25%的超突變腫瘤存在MMR基因或POLE體細胞突變。在2016年一項對CRC患者的回顧性研究中，年齡≤45歲的患者中有9.8%存在POLE突變，而年齡≥65歲的患者中有1%存在POLE突變。既往有報道稱POLE突變的CRC患者對帕博利珠單抗有反應，但報告的反應並不像本案例中患者那樣完全或持久。
本案例研究介紹了一名年輕且其他方面健康的高級別非轉移性結腸癌患者，根據腫瘤的基因譜轉為超適應症單藥免疫療法。影像學顯示帕博利珠單抗治療40個月後持續完全緩解（圖3D)，患者保持臨床無病狀態4年。這是第一個對抗 PD-1治療表現出完全和持續反應的散發性IV期CRC患者。值得注意的是，當時的免疫療法選擇是超適應症的，並以腫瘤基因譜研究和患者在標準化療中的快速進展為指導。
雖然患者反應的確切分子基礎尚不能闡明，但免疫檢查點抑制劑和基因不穩定性之間的強烈聯繫解釋了他對免疫治療的顯著敏感性。校對功能的缺失降低了Pol ε催化保真度，導致鹼基替換率高和異常高的腫瘤突變負荷，稱為「超突變」。例如，POLE突變的子宮內膜癌與腫瘤突變負荷異常高和T細胞腫瘤浸潤增加相關。POLE突變膠質瘤和子宮內膜癌與更好的預後相關，可能是由於免疫原性增加。研究顯示高腫瘤突變負荷的POLE突變子宮內膜癌對免疫檢查點抑制劑表現出良好的反應，包括在對細胞毒性化療產生耐藥性之後。一個未解決的問題是，本例患者之前使用的CAPOX治療是否增加了腫瘤突變負荷或其他機制，從而增強了腫瘤的免疫原性。迄今為止，對帕博利珠單抗有反應的POLE突變結直腸腫瘤患者都曾接受過化療治療。化療作為預處理可能增強免疫原性的作用值得未來研究。
其他基因缺陷可以補充POLE突變，從而影響突變表型。多項研究表明，MMR功能缺陷（dMMR）會放大POLE突變引起的突變。相反，研究表明，與癌症相關的POLE等位基因即使在MMR功能正常（pMMR）的情況下也能產生高突變表型。體系或胚系POLE P286R突變罕見於dMMR。本例患者與上述結論一致，患者的腫瘤是pMMR，這表明腫瘤突變負荷主要歸因於POLE P286R突變。與其他聚合酶活性的相互作用也可能與POLE突變表型有關。最近的一項研究表明，POLQ和REV3L突變與POLE突變的作用協同，可進一步提高突變率和免疫細胞浸潤，但POLQ和REV3L突變如何影響治療反應尚不清楚。同樣，儘管BRCA1/2缺陷與較高的腫瘤突變負荷、腫瘤免疫原性增加以及生存率相關，但研究者仍不清楚該患者腫瘤中BRCA1/BRCA2意義未明突變是否改變了突變模式和/或治療反應。
該患者的基因檢測顯示46%的腫瘤細胞在POLE外切酶校對域存在P286R突變。這種特殊的POLE突變已被證明會導致突變表型，並被認為是對免疫治療反應的一個可能指標。該患者的腫瘤也確實顯示出極高的腫瘤突變負荷，為126Muts/Mb。值得注意的是，該患者腫瘤的PD-L1蛋白染色呈陰性，這與最近其他報道的對免疫檢查點抑制劑有反應的CRC患者相反。根據文獻和該患者對抗PD-1單藥的反應，研究者有理由推測患者的POLE突變相關的基因不穩定性導致了對免疫檢查點抑制劑的敏感性。尚需要進一步的研究來確定POLE突變、腫瘤突變負荷或兩者的結合是否可以作為預測結直腸癌和其他惡性腫瘤免疫治療反應的真正生物標誌物，以及確定免疫治療是否應該用於攜帶POLE突變腫瘤患者的一線治療。
參考文獻：
DurandoML, Menghani SV, Baumann JL, Robles DG, Day TA, Vaziri C, Scott AJ. Four-YearDisease-Free Remission in a Patient With POLE Mutation-Associated ColorectalCancer Treated Using Anti-PD-1 Therapy. J Natl Compr Canc Netw. 2022Mar;20(3):218-223. doi: 10.6004/jnccn.2021.7115. PMID: 35276675.