伴高度微卫星不稳定性（MSI-H）的结肠癌患者，高肿瘤突变负荷（TMB-H）是其特征之一，对免疫治疗有良好应答。聚合酶ɛ（一种参与DNA复制和修复的DNA聚合酶）（POLE）突变也与超突变表型有关。本文报告了1例携带POLE突变和超突变表型的复发性结肠癌患者接受帕博利珠单抗治疗的病例。该患者的免疫治疗导致了循环肿瘤DNA（ctDNA）清除。包括结肠癌在内的许多恶性实体瘤中，ctDNA已开始成为微小残留病灶的标志物。治疗后ctDNA清除提示，基于二代测序发现的POLE突变，选择帕博利珠单抗治疗可能提高了该患者的无病生存率。
背 景
结直肠癌（CRC）是美国癌症相关死亡的第三大原因，2023年预估有153020例新发病例和52550例死亡病例。虽然大多数诊断出的CRC患者年龄较大（≧65岁），但CRC的发病率正在向年轻化转移，在50岁以下的男性中，CRC是主要的死亡原因。尽管大多数CRC患者被诊断为局限性疾病（约15-30%存在转移），但初诊为局限性疾病的患者中有多达50%发生转移。手术是Ⅰ期CRC患者的决定性治疗手段。对于Ⅱ-Ⅲ期CRC患者，新辅助治疗后手术联合或不联合辅助治疗已成为被广泛接受的标准治疗模式。对于Ⅲ期结肠癌和部分Ⅱ期结肠癌患者，手术联合辅助治疗是被广泛接受的标准治疗模式。然而，全身性治疗是转移性疾病治疗的基础，并且受到肿瘤分子谱的影响。例如，使用EGFR抑制剂联合化疗治疗KRAS和BRAF野生型CRC患者；对携带BRAF v600E突变的CRC患者进行BRAF和EGFR双重抑制剂联合治疗；携带KRAS G12C突变的CRC患者使用KRAS G12C抑制剂联合抗EGFR治疗；携带HER2扩增的CRC患者使用HER2靶向治疗；使用NTRK抑制剂治疗NTRK融合阳性CRC患者。
转移性CRC的一个独特分子亚型，伴MSI-H或错配修复缺陷（dMMR）的肿瘤，对免疫治疗非常敏感。免疫检查点抑制剂能够使具有MSI的CRC患者达到显著且持久的应答。不幸的是，虽然MSI在局限性CRC中的发生率约为20%，但在转移性CRC中MSI发生率较低，大多数（90-95%）转移性CRC病例为微卫星稳定性（MSS），免疫治疗尚未被确立为标准的全身治疗。
最近的研究重点是鉴别可从免疫治疗中获益的MSS转移性CRC亚型或是通过治疗手段将MSS肿瘤的免疫“冷”性质转变为免疫“热”性质或免疫敏感性（类似于MSI转移性CRC）的MSS转移性CRC亚型。例如，免疫检查点抑制剂与其他标准全身性药物联合使用，试图使MSS转移性CRC患者对免疫治疗敏感。伴TMB-H或聚合酶ɛ（POLE）体系突变的MSS转移性CRC患者亚群可能对免疫治疗敏感。尽管POLE和聚合酶δ（POLD）的胚系变异与导致具有MSI肿瘤的错配修复基因胚系变异（即Lynch综合征）有关，但在1%的CRC中检测到POLE的体系突变，并且仅发生在具有MSS的CRC中（即与MSI状态相互排斥）。POLE是一种DNA聚合酶，通过其核酸外切酶校对结构域参与DNA修复。POLE参与前导链复制，而错配修复蛋白参与POLE功能下游的DNA错配修复。因此，POLE体系突变代表了一种机制，可导致高免疫原性结直肠肿瘤，伴超突变表型（与错配修复状态无关）。
本文报告了1例罕见病例，伴MSS的结肠癌患者携带POLE体系突变和超突变表型，使用PD-1抑制剂帕博利珠单抗治疗。帕博利珠单抗治疗与长期无病生存和循环肿瘤DNA（ctDNA）未检出相关。
病 例
患者男，55岁，因腹部不适、腹胀到美国加利福尼亚州凯撒永久医疗中心就诊，确诊为右半结肠癌ⅢB期。患者接受结肠镜检查，显示一个巨大的非梗阻性盲肠肿块，活检证实为有黏液特征的浸润性腺癌。分期检查未显示转移性疾病后，患者接受了右半结肠切除术，病理学显示中低分化结肠腺癌，穿过固有肌层侵犯到结直肠周围组织，6/28个淋巴结受累，切缘阴性（pT3N2a）。所有DNA错配修复（MMR）蛋白均完整表达。随后，患者接受了12个周期的5-氟尿嘧啶、亚叶酸钙和奥沙利铂（FOLFOX）辅助治疗。辅助化疗完成后进行计算机断层扫描（CT）和结肠镜检查结果均恶性肿瘤阴性。
然而，该疾病在FOLFOX辅助治疗后6个月内复发，监测CT扫描发现主动脉周淋巴结增大，而PET扫描显示高代谢。患者接受了腹腔镜探查术和淋巴结清扫术。复发时，根据Signatera的评估结果，患者可检测到ctDNA（0.23 MTM/ml）。
对患者进行二代测序（NGS），检测到 TMB >150 Muts/Mb，以及POLE P436R致病性突变，突变丰度为33%。POLE核酸外切酶结构域P436R c.1307C>G发生错义突变。NGS也证实了该患者的MSS表型。发现了多个致病性突变和状态未知的变异体，证实了NGS检测到的TMB-H。其中值得注意的是，检测到BRCA2和KRAS G13D的致病性突变，而未检测到BRAF状态和野生型ERRB2（HER2）扩增。胚系检测未发现任何致病性序列变异。
随后，根据超突变表型和致病性POLE突变，患者开始使用帕博利珠单抗治疗。帕博利珠单抗（每3周200 mg的标准剂量）治疗6周后，患者的血浆ctDNA清除并达到阴性（图1）。值得注意的是，该患者的癌胚抗原（CEA）在整个治疗过程中保持低水平。使用帕博利珠单抗治疗1年后，患者出现免疫相关关节痛，停止进一步治疗。撰写本文时，CT扫描仍未显示疾病证据，而在患者首次复发后近两年，连续血浆ctDNA水平仍未检出。
图1 帕博利珠单抗治疗的POLE突变型结肠癌患者的ctDNA清除。
初始ⅢB期结肠癌，FOLFOX辅助治疗后的影像学复查显示血浆ctDNA呈阳性。切除转移性淋巴结病理显示结肠癌复发伴MSS，NGS检测到POLE突变后，帕博利珠单抗治疗使ctDNA水平持续清除至0。在该病例的整个治疗过程中，CEA水平均较低且缺乏信息。
讨论
POLE是一种参与DNA前导链合成和碱基切除修复的DNA聚合酶。POLE中校对核酸外切酶结构域的突变可导致微卫星稳定的超突变结肠癌。据估计，在2-8%的CRC患者中发现了POLE外核酸酶结构域的致病性变异。癌症基因组图谱网络对276例CRC样本进行了基因检测，发现其中有16%存在超突变，75%为MSI-H，25%携带POLE突变，提示POLE突变与MSI相互排斥，但类似于超突变表型。
免疫治疗对具有MSI-H的CRC患者的疗效已被证明。KEYNOTE-177研究表明，在一线治疗中，与化疗相比，帕博利珠单抗显著改善了无进展生存期，因此免疫治疗已成为MSI-H结肠癌患者的首选方案。免疫检查点抑制剂（ICI）纳武利尤单抗（单独用药或与CTLA-4抑制剂伊匹木单抗联合用药）已被批准用于既往接受过全身性治疗的MSI转移性CRC患者。免疫疗法在这些癌症中的显著益处也促使美国国家癌症综合网络（NCCN）建议对所有新发CRC患者进行MMR或MSI状态检测。免疫治疗对具有MSI的肿瘤患者的良好疗效也在多种实体瘤患者中得到证实，因此美国食品药品监督管理局（FDA）批准将免疫检查点抑制剂（如帕博利珠单抗）用于具有MSI的难治性实体瘤患者。认识到MSI代表了免疫治疗敏感的分子亚群具有双重意义：（1）其导致了首次以肿瘤不可知疗法使全身性药物获得批准；（2）其促进了识别可预测免疫治疗益处的其他分子亚群的研究。
与免疫治疗相比，以氟嘧啶为基础的辅助化疗对MSI-H结肠癌的益处低于对MSS结肠癌的益处。一项前瞻性、随机对照FOXTROT试验研究了新辅助化疗对影像学分期为T3-4、N0-2、M0结肠癌患者的作用，该试验的近期结果进一步证明，可手术的局限性结肠癌患者从新辅助化疗中获益甚微。相反，新辅助免疫治疗在局限性CRC患者中获得了有前景的临床和病理完全缓解率。这些试验结果使人们需重新评估在局限性CRC治疗中，免疫治疗代替手术和传统新辅助或辅助治疗的作用。值得注意的是，本文患者在完成FOLFOX治疗后的无病间隔非常短，在完成最后一个周期化疗后6个月内发生疾病进展。由此提出疑问，即POLE突变型CRC是否与MSI-H型CRC相似，从辅助化疗中获益较少。
免疫治疗被认为对具有MSI-H的肿瘤有益，因为较高的突变负荷导致这些肿瘤中有大量新抗原。肿瘤细胞上调PD-L1和其他免疫检查点，以阻止宿主免疫系统识别肿瘤内的新抗原。PD-1抑制剂可逆转肿瘤的适应性免疫耐药，使宿主T细胞能够识别高诱变性MSI-H肿瘤。已知，与具有MSS的结肠癌相比，POLE外切酶结构域突变的结肠癌具有更高的突变负荷，更高的免疫检查点表达（如PD-L1的表达），以及更高的T细胞标志物的表达。既往研究表明，与pMMR或MSS结直肠肿瘤相比，POLE突变型CRC表现出与MSI-H型CRC的免疫原性程度相似，如CD8+淋巴细胞浸润、Th1表型的肿瘤浸润免疫细胞、细胞毒性T细胞标志物的表达和效应细胞因子的增加。这提示了POLE突变的结肠癌患者可能对PD-1抑制剂也有良好应答。
越来越多的文献表明POLE突变型癌症患者对ICI有应答。然而，本文是少数POLE突变型子宫内膜癌和结肠癌的病例之一，在POLE的核酸外切酶校对结构域发生突变，导致TMB >100 Muts/Mb的情况下，对ICI产生显著应答。在本文患者中观察到的POLE错义突变（P436R c.1307C>G）是POLE中较少见的突变类型，并且既往未被报道过对免疫检查点抑制敏感。结构研究表明，致病性POLE突变聚集在核酸外切酶校对结构域的活性DNA结合位点周围，其中P436R突变（即本例患者的突变），该突变位于一个无序的环中，在DNA结合时变得有序。位于核酸外切酶结构域外围的POLE突变如果具有致病性，则起间接作用。POLE中P436R c.1307C>G错义突变的SIFT（分选不耐受与耐受）评分为0.01，多态性表型（PPH）V2评分为1，这两者均表明这种变异被认为是非良性的。本文是首批在接受ICI治疗的MSS结肠癌受试者中发现携带与超突变表型相关的POLE突变的患者之一。
本病例另一个有趣的方面是ctDNA随时间的变化。ctDNA是指在血液中可能存在少部分肿瘤细胞坏死分泌的DNA片段。在迄今为止最大的观察队列中，对CRC患者进行术后ctDNA监测，ctDNA的存在与无复发生存率的降低独立相关。在一项纳入96例既往接受过手术治疗或辅助化疗的Ⅲ期结肠癌患者的队列研究中，ctDNA检出和未检出时的3年无复发间期率分别为30%和77%。
由于本文患者在手术后和帕博利珠单抗治疗前未检查ctDNA，因此尚不清楚观察到的ctDNA清除是由手术或是帕博利珠单抗治疗导致的。然而，帕博利珠单抗治疗18个月后，ctDNA仍未检出，这一点值得关注，尤其是在患者疾病复发的情况下。此外，ctDNA在该患者中是比CEA更可靠的疾病活动度标志物，因为在整个治疗过程中，CEA保持低水平。早期研究提示，对于MSS或MSI-H的转移性CRC患者，血浆ctDNA可作为免疫治疗反应的动态标志物。一项纳入1500多例实体瘤患者的大型、多中心、前瞻性、观察性研究正在进行中，旨在评估连续血浆ctDNA检测对临床决策（包括这些患者的继续/停药或强化/去强化免疫治疗）的临床效用。转移灶切除术后的ctDNA状态可能具有相关性，目前有多项随机对照试验正在探索基于ctDNA的转移灶切除术后个体化全身治疗可否改善治疗结局。在本文中，持续未检出ctDNA提示，转移灶切除术后使用帕博利珠单抗可能延长了患者的无病间隔。本文是首例在POLE突变的CRC患者中使用ctDNA监测微小残留病灶，从而为相关文献提供了补充。
本文病例强调了，在具有MSS的复发转移性结肠癌患者中，携带致病性POLE突变可能会对免疫治疗产生显著益处。越来越多的证据表明，与POLE野生型肿瘤相比，ICI在POLE突变型肿瘤中疗效较好。本文是首例在POLE突变结肠癌患者中显示ICI和ctDNA持续清除之间存在关联的病例。需要通过进一步的前瞻性研究，在更大的临床环境中探索ICI对POLE突变型CRC患者的疗效。这可能会为CRC和其他类似于MSI-H肿瘤类型的实体瘤患者，针对这一可操作的分子特征带来更标准化的治疗方法。
参考文献：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