伴高度微衛星不穩定性（MSI-H）的結腸癌患者，高腫瘤突變負荷（TMB-H）是其特徵之一，對免疫治療有良好應答。聚合酶ɛ（一種參與DNA複製和修復的DNA聚合酶）（POLE）突變也與超突變表型有關。本文報告了1例攜帶POLE突變和超突變表型的復發性結腸癌患者接受帕博利珠單抗治療的病例。該患者的免疫治療導致了循環腫瘤DNA（ctDNA）清除。包括結腸癌在內的許多惡性實體瘤中，ctDNA已開始成為微小殘留病灶的標誌物。治療後ctDNA清除提示，基於二代測序發現的POLE突變，選擇帕博利珠單抗治療可能提高了該患者的無病生存率。
背 景
結直腸癌（CRC）是美國癌症相關死亡的第三大原因，2023年預估有153020例新發病例和52550例死亡病例。雖然大多數診斷出的CRC患者年齡較大（≧65歲），但CRC的發病率正在向年輕化轉移，在50歲以下的男性中，CRC是主要的死亡原因。儘管大多數CRC患者被診斷為局限性疾病（約15-30%存在轉移），但初診為局限性疾病的患者中有多達50%發生轉移。手術是Ⅰ期CRC患者的決定性治療手段。對於Ⅱ-Ⅲ期CRC患者，新輔助治療後手術聯合或不聯合輔助治療已成為被廣泛接受的標準治療模式。對於Ⅲ期結腸癌和部分Ⅱ期結腸癌患者，手術聯合輔助治療是被廣泛接受的標準治療模式。然而，全身性治療是轉移性疾病治療的基礎，並且受到腫瘤分子譜的影響。例如，使用EGFR抑制劑聯合化療治療KRAS和BRAF野生型CRC患者；對攜帶BRAF v600E突變的CRC患者進行BRAF和EGFR雙重抑制劑聯合治療；攜帶KRAS G12C突變的CRC患者使用KRAS G12C抑制劑聯合抗EGFR治療；攜帶HER2擴增的CRC患者使用HER2靶向治療；使用NTRK抑制劑治療NTRK融合陽性CRC患者。
轉移性CRC的一個獨特分子亞型，伴MSI-H或錯配修復缺陷（dMMR）的腫瘤，對免疫治療非常敏感。免疫檢查點抑制劑能夠使具有MSI的CRC患者達到顯著且持久的應答。不幸的是，雖然MSI在局限性CRC中的發生率約為20%，但在轉移性CRC中MSI發生率較低，大多數（90-95%）轉移性CRC病例為微衛星穩定性（MSS），免疫治療尚未被確立為標準的全身治療。
最近的研究重點是鑑別可從免疫治療中獲益的MSS轉移性CRC亞型或是通過治療手段將MSS腫瘤的免疫「冷」性質轉變為免疫「熱」性質或免疫敏感性（類似於MSI轉移性CRC）的MSS轉移性CRC亞型。例如，免疫檢查點抑制劑與其他標準全身性藥物聯合使用，試圖使MSS轉移性CRC患者對免疫治療敏感。伴TMB-H或聚合酶ɛ（POLE）體系突變的MSS轉移性CRC患者亞群可能對免疫治療敏感。儘管POLE和聚合酶δ（POLD）的胚系變異與導致具有MSI腫瘤的錯配修復基因胚系變異（即Lynch綜合徵）有關，但在1%的CRC中檢測到POLE的體系突變，並且僅發生在具有MSS的CRC中（即與MSI狀態相互排斥）。POLE是一種DNA聚合酶，通過其核酸外切酶校對結構域參與DNA修復。POLE參與前導鏈複製，而錯配修復蛋白參與POLE功能下游的DNA錯配修復。因此，POLE體系突變代表了一種機制，可導致高免疫原性結直腸腫瘤，伴超突變表型（與錯配修復狀態無關）。
本文報告了1例罕見病例，伴MSS的結腸癌患者攜帶POLE體系突變和超突變表型，使用PD-1抑制劑帕博利珠單抗治療。帕博利珠單抗治療與長期無病生存和循環腫瘤DNA（ctDNA）未檢出相關。
病 例
患者男，55歲，因腹部不適、腹脹到美國加利福尼亞州凱撒永久醫療中心就診，確診為右半結腸癌ⅢB期。患者接受結腸鏡檢查，顯示一個巨大的非梗阻性盲腸腫塊，活檢證實為有黏液特徵的浸潤性腺癌。分期檢查未顯示轉移性疾病後，患者接受了右半結腸切除術，病理學顯示中低分化結腸腺癌，穿過固有肌層侵犯到結直腸周圍組織，6/28個淋巴結受累，切緣陰性（pT3N2a）。所有DNA錯配修復（MMR）蛋白均完整表達。隨後，患者接受了12個周期的5-氟尿嘧啶、亞葉酸鈣和奧沙利鉑（FOLFOX）輔助治療。輔助化療完成後進行計算機斷層掃描（CT）和結腸鏡檢查結果均惡性腫瘤陰性。
然而，該疾病在FOLFOX輔助治療後6個月內復發，監測CT掃描發現主動脈周淋巴結增大，而PET掃描顯示高代謝。患者接受了腹腔鏡探查術和淋巴結清掃術。復發時，根據Signatera的評估結果，患者可檢測到ctDNA（0.23 MTM/ml）。
對患者進行二代測序（NGS），檢測到 TMB >150 Muts/Mb，以及POLE P436R致病性突變，突變丰度為33%。POLE核酸外切酶結構域P436R c.1307C>G發生錯義突變。NGS也證實了該患者的MSS表型。發現了多個致病性突變和狀態未知的變異體，證實了NGS檢測到的TMB-H。其中值得注意的是，檢測到BRCA2和KRAS G13D的致病性突變，而未檢測到BRAF狀態和野生型ERRB2（HER2）擴增。胚系檢測未發現任何致病性序列變異。
隨後，根據超突變表型和致病性POLE突變，患者開始使用帕博利珠單抗治療。帕博利珠單抗（每3周200 mg的標準劑量）治療6周後，患者的血漿ctDNA清除並達到陰性（圖1）。值得注意的是，該患者的癌胚抗原（CEA）在整個治療過程中保持低水平。使用帕博利珠單抗治療1年後，患者出現免疫相關關節痛，停止進一步治療。撰寫本文時，CT掃描仍未顯示疾病證據，而在患者首次復發後近兩年，連續血漿ctDNA水平仍未檢出。
圖1 帕博利珠單抗治療的POLE突變型結腸癌患者的ctDNA清除。
初始ⅢB期結腸癌，FOLFOX輔助治療後的影像學複查顯示血漿ctDNA呈陽性。切除轉移性淋巴結病理顯示結腸癌復發伴MSS，NGS檢測到POLE突變後，帕博利珠單抗治療使ctDNA水平持續清除至0。在該病例的整個治療過程中，CEA水平均較低且缺乏信息。
討論
POLE是一種參與DNA前導鏈合成和鹼基切除修復的DNA聚合酶。POLE中校對核酸外切酶結構域的突變可導致微衛星穩定的超突變結腸癌。據估計，在2-8%的CRC患者中發現了POLE外核酸酶結構域的致病性變異。癌症基因組圖譜網絡對276例CRC樣本進行了基因檢測，發現其中有16%存在超突變，75%為MSI-H，25%攜帶POLE突變，提示POLE突變與MSI相互排斥，但類似於超突變表型。
免疫治療對具有MSI-H的CRC患者的療效已被證明。KEYNOTE-177研究表明，在一線治療中，與化療相比，帕博利珠單抗顯著改善了無進展生存期，因此免疫治療已成為MSI-H結腸癌患者的首選方案。免疫檢查點抑制劑（ICI）納武利尤單抗（單獨用藥或與CTLA-4抑制劑伊匹木單抗聯合用藥）已被批准用於既往接受過全身性治療的MSI轉移性CRC患者。免疫療法在這些癌症中的顯著益處也促使美國國家癌症綜合網絡（NCCN）建議對所有新發CRC患者進行MMR或MSI狀態檢測。免疫治療對具有MSI的腫瘤患者的良好療效也在多種實體瘤患者中得到證實，因此美國食品藥品監督管理局（FDA）批准將免疫檢查點抑制劑（如帕博利珠單抗）用於具有MSI的難治性實體瘤患者。認識到MSI代表了免疫治療敏感的分子亞群具有雙重意義：（1）其導致了首次以腫瘤不可知療法使全身性藥物獲得批准；（2）其促進了識別可預測免疫治療益處的其他分子亞群的研究。
與免疫治療相比，以氟嘧啶為基礎的輔助化療對MSI-H結腸癌的益處低於對MSS結腸癌的益處。一項前瞻性、隨機對照FOXTROT試驗研究了新輔助化療對影像學分期為T3-4、N0-2、M0結腸癌患者的作用，該試驗的近期結果進一步證明，可手術的局限性結腸癌患者從新輔助化療中獲益甚微。相反，新輔助免疫治療在局限性CRC患者中獲得了有前景的臨床和病理完全緩解率。這些試驗結果使人們需重新評估在局限性CRC治療中，免疫治療代替手術和傳統新輔助或輔助治療的作用。值得注意的是，本文患者在完成FOLFOX治療後的無病間隔非常短，在完成最後一個周期化療後6個月內發生疾病進展。由此提出疑問，即POLE突變型CRC是否與MSI-H型CRC相似，從輔助化療中獲益較少。
免疫治療被認為對具有MSI-H的腫瘤有益，因為較高的突變負荷導致這些腫瘤中有大量新抗原。腫瘤細胞上調PD-L1和其他免疫檢查點，以阻止宿主免疫系統識別腫瘤內的新抗原。PD-1抑制劑可逆轉腫瘤的適應性免疫耐藥，使宿主T細胞能夠識別高誘變性MSI-H腫瘤。已知，與具有MSS的結腸癌相比，POLE外切酶結構域突變的結腸癌具有更高的突變負荷，更高的免疫檢查點表達（如PD-L1的表達），以及更高的T細胞標誌物的表達。既往研究表明，與pMMR或MSS結直腸腫瘤相比，POLE突變型CRC表現出與MSI-H型CRC的免疫原性程度相似，如CD8+淋巴細胞浸潤、Th1表型的腫瘤浸潤免疫細胞、細胞毒性T細胞標誌物的表達和效應細胞因子的增加。這提示了POLE突變的結腸癌患者可能對PD-1抑制劑也有良好應答。
越來越多的文獻表明POLE突變型癌症患者對ICI有應答。然而，本文是少數POLE突變型子宮內膜癌和結腸癌的病例之一，在POLE的核酸外切酶校對結構域發生突變，導致TMB >100 Muts/Mb的情況下，對ICI產生顯著應答。在本文患者中觀察到的POLE錯義突變（P436R c.1307C>G）是POLE中較少見的突變類型，並且既往未被報道過對免疫檢查點抑制敏感。結構研究表明，致病性POLE突變聚集在核酸外切酶校對結構域的活性DNA結合位點周圍，其中P436R突變（即本例患者的突變），該突變位於一個無序的環中，在DNA結合時變得有序。位於核酸外切酶結構域外圍的POLE突變如果具有致病性，則起間接作用。POLE中P436R c.1307C>G錯義突變的SIFT（分選不耐受與耐受）評分為0.01，多態性表型（PPH）V2評分為1，這兩者均表明這種變異被認為是非良性的。本文是首批在接受ICI治療的MSS結腸癌受試者中發現攜帶與超突變表型相關的POLE突變的患者之一。
本病例另一個有趣的方面是ctDNA隨時間的變化。ctDNA是指在血液中可能存在少部分腫瘤細胞壞死分泌的DNA片段。在迄今為止最大的觀察隊列中，對CRC患者進行術後ctDNA監測，ctDNA的存在與無復發生存率的降低獨立相關。在一項納入96例既往接受過手術治療或輔助化療的Ⅲ期結腸癌患者的隊列研究中，ctDNA檢出和未檢出時的3年無復發間期率分別為30%和77%。
由於本文患者在手術後和帕博利珠單抗治療前未檢查ctDNA，因此尚不清楚觀察到的ctDNA清除是由手術或是帕博利珠單抗治療導致的。然而，帕博利珠單抗治療18個月後，ctDNA仍未檢出，這一點值得關注，尤其是在患者疾病復發的情況下。此外，ctDNA在該患者中是比CEA更可靠的疾病活動度標誌物，因為在整個治療過程中，CEA保持低水平。早期研究提示，對於MSS或MSI-H的轉移性CRC患者，血漿ctDNA可作為免疫治療反應的動態標誌物。一項納入1500多例實體瘤患者的大型、多中心、前瞻性、觀察性研究正在進行中，旨在評估連續血漿ctDNA檢測對臨床決策（包括這些患者的繼續/停藥或強化/去強化免疫治療）的臨床效用。轉移灶切除術後的ctDNA狀態可能具有相關性，目前有多項隨機對照試驗正在探索基於ctDNA的轉移灶切除術後個體化全身治療可否改善治療結局。在本文中，持續未檢出ctDNA提示，轉移灶切除術後使用帕博利珠單抗可能延長了患者的無病間隔。本文是首例在POLE突變的CRC患者中使用ctDNA監測微小殘留病灶，從而為相關文獻提供了補充。
本文病例強調了，在具有MSS的復發轉移性結腸癌患者中，攜帶致病性POLE突變可能會對免疫治療產生顯著益處。越來越多的證據表明，與POLE野生型腫瘤相比，ICI在POLE突變型腫瘤中療效較好。本文是首例在POLE突變結腸癌患者中顯示ICI和ctDNA持續清除之間存在關聯的病例。需要通過進一步的前瞻性研究，在更大的臨床環境中探索ICI對POLE突變型CRC患者的療效。這可能會為CRC和其他類似於MSI-H腫瘤類型的實體瘤患者，針對這一可操作的分子特徵帶來更標準化的治療方法。
參考文獻：Bikhchandani, M.; Amersi, F.; Hendifar, A.; Gangi, A.; Osipov, A.; Zaghiyan, K.; Atkins, K.; Cho, M.; Aguirre, F.; Hazelett, D.; et al. POLE-Mutant Colon Cancer Treated with PD-1 Blockade Showing Clearance of Circulating Tumor DNA and Prolonged Disease-Free Interval. Genes 2023, 14, 1054. https://doi.org/10.3390/genes14051054