Mikrosatelitová nestabilita (MSI) a mutace genů RAS u kolorektálního karcinomu

MUDr. Ludmila Boublíková, Ph.D.
Onkologická klinika 1. LF UK a Thomayerovy nemocnice, Praha

Úvod

Podle chromosomové a mikrosatelitové nestability, mutačního stavu genů RAS a BRAF a deregulace specifických signálních drah se rozlišují 4 konsenzuální molekulární subtypy kolorektálního karcinomu, které jsou spojené s typickým histologickým obrazem, klinickou manifestací (lokalizace tumoru) a průběhem (rychlostí progrese) i odpovědí na léčbu¹:

• CMS1 – imunitní (14 %; imunitní infiltrace, hypermutovaný, defekt v DNA-reparačních mechanismech – MMR, MSI, BRAF-mut).
• CMS2 – kanonický (37 %; vysoká frekvence mutací, aktivace signálních drah WNT a MYC).
• CMS3 – metabolický (13 %; epitelový, metabolická deregulace, nízká frekvence mutací, KRAS-mut).
• CMS4 – mezenchymový (23 %; stromální infiltrace, angiogeneze, epitelově-mezenchymová tranzice, vysoká frekvence mutací, aktivace signální dráhy TGF-β).
• Zbytek tvoří smíšené nádory (13 %).

Mikrosatelitová nestabilita (MSI) a mutace genů RAS patří u kolorektálního karcinomu k nejdéle a nejlépe známým aberacím, jež se uplatňují v patogenezi těchto nádorů, definují klinický průběh onemocnění a jejich detekce se již stala standardní součástí klinické praxe.

Mikrosatelitová nestabilita (MSI)

Mikrosatelity jsou nekódující krátké repetitivní genomické sekvence s přirozeně vyšší frekvencí mutací, které vedou k variabilitě jejich délky (inzerce, delece). MSI znamená hypermutabilitu těchto sekvencí vedoucí k rozdílnému a širšímu spektru variant jejich délek v nádorových buňkách oproti buňkám normálním a je funkčním projevem poruchy opravy DNA, především typu tzv. mismatch repair (MMR).

Podle rozsahu změn se nádory klasifikují na nádory s vysokou MSI (MSI-H), nízkou MSI (MSI-L) a mikrosatelitově stabilní (MSS). MSI-H se vyskytuje asi u 15 % kolorektálních karcinomů a u všech pacientů s Lynchovým syndromem (1–3 % kolorektálních karcinomů). U sporadických nádorů je nejčastěji způsobena hypermethylací promotoru genu MLH1, u Lynchova syndromu germinální mutací v genech MLH1, MSH2, MSH6, PMS2, MLH3 nebo MSH3^2–3.

Pro nádory s MSI-H jsou typickými znaky výskyt v pravém tračníku, nízká diferenciace, mucinózní charakter nádorových buněk a vysoké zastoupení tumor infiltrujících lymfocytů. Tyto nádory jsou častěji detekovány v nižších stadiích (KS II) a méně (či později) metastazují. Přítomná imunitní odpověď, jež je pravděpodobně indukovaná hypermutovaností těchto nádorů a vysokou mutační náloží (TMB) a které se přisuzuje protinádorový efekt vedoucí k pomalejší progresi nádoru, je patrně zodpovědná za příznivější prognózu těchto nádorů oproti ostatním subtypům kolorektálních karcinomů.

Současně nebyl prokázán žádný přínos adjuvantní chemoterapie s 5-FU u těchto pacientů⁴, nicméně o účinnosti moderních kombinovaných režimů s oxaliplatinou či irinotekanem nejsou k dispozici validní data. Naopak efektivní u těchto nádorů může být imunoterapie s inhibitory PD-1^{5, 6}.

Mutace genů RAS

Geny RAS kódují s membránou asociované malé GTPázy, jež jsou součástí signálních drah receptorů pro růstové faktory a signalizace Akt/mTOR. Jedná se o nejčastěji mutované geny u solidních nádorů – u kolorektálních karcinomů se mutace RAS vyskytují ve 35–45 %. Většinu z nich (cca 85 %) představují mutace genu KRAS; mutace NRAS tvoří asi 15 % a HRAS < 1 %. Mutace mají většinou charakter jednonukleotidových substitucí, které způsobují trvalou aktivaci RAS GTPázy a kumulují se v tzv. hotspotech – u KRAS lokalizovaných v kodonech 12 a 13 (zahrnují 95 % mutací KRAS)⁷.

Mutace KRAS a NRAS jsou zásadním prediktivním faktorem pro anti-EGFR léčbu u metastatického kolorektálního karcinomu. Jejich přítomnost je spojená s rezistencí k léčbě anti-EGFR protilátkami a horšími parametry přežití (OS, PFS) při této léčbě v porovnání s pacienty s nemutovanými geny RAS^8–11. Vyšetření genů KRAS a NRAS a vyloučení jejich mutací je proto v současné době standardně vyžadováno před zahájením anti-EGFR terapie. Provádějí jej akreditované laboratoře validovanými testy na bázi PCR nebo sekvenování.

Ke vzniku a/nebo selekci mutací genů RAS může pravděpodobně dojít i během anti-EGFR léčby, což spolu s amplifikací HER2/MET – při výrazné nádorové heterogenitě – může být příčinou vzniku rezistence a selhání anti-EGFR terapie u kolorektálního karcinomu⁷. Podobný efekt jako mutace genů RAS má i mutace BRAF V600E, jejíž přítomnost se popisuje cca u 10 % kolorektálních karcinomů – vyskytuje se prakticky výlučně u RAS nemutovaných nádorů. Jedná se o proteinkinázu, která v signální kaskádě EGFR následuje RAS, a její trvalá aktivace mutací má proto podobný efekt jako mutace RAS, tj. permanentní aktivace této dráhy bez ohledu na případnou inhibici EGFR anti-EGFR protilátkou.

Význam mutace genu KRAS jako samostatného prognostického faktoru není zcela jasný a zřejmě není u kolorektálního karcinomu stadia II–III signifikantní; výsledky dosavadních studií jsou nejednoznačné.

Závěr

MSI a mutace genů RAS patří u kolorektálního karcinomu k nejdůležitějším molekulárním prediktivním a – v případě MSI – rovněž prognostickým faktorům. V případě této diagnózy ovšem byla identifikována i řada dalších molekulárních aberací a markerů (mutace p53, APC, MMR genů, regulátorů apoptózy, změny v metylačním a imunologickém profilu) – jejich klinický význam bude patrně potvrzený v blízké budoucnosti.

Současně pokračuje vývoj strategií cílených na signalizaci EGFR a RAS, ať už se jedná o přímé inhibitory mutovaného KRAS nebo inhibitory BRAF nové generace atd. U MSI-H se již nyní jeví jako nepochybný přínos imunoterapie anti-PD-1 látkami a skupina pacientů potenciálně profitujících z této léčby se pravděpodobně rozšíří při testování mutační nálože (TMB) metodou sekvenování nové generace.

Možnost analýzy volné cirkulující nádorové DNA by měla přispět k molekulárnímu monitorování pacientů během vývoje onemocnění a léčby a k identifikaci aberací, které představují aktuální a funkční (tzv. driver) mutace, jejichž ovlivnění cílenou terapií bude mít pro pacienta klinický efekt.

Použité zkratky:

• CMS – consensus molecular subtypes
• EGFR – epidermal growth factor receptor
• GIT – gastrointestinální trakt
• HNPCC – hereditary non-polyposis colorectal cancer
• MMR – mismatch repair
• MSI – microsatellite instability
• MSI-H – high MSI
• MSI-L – low MSI
• MSS – microsatellite stable
• PFS – progression-free survival
• OS – overall survival
• TGF-β – transforming growth factor β
• TMB – tumor mutation burden
• 5-FU – 5-fluorouracil

Literatura:

1. Müller M. F., Ibrahim A. E. et al. Molecular pathological classification of colorectal cancer. Virchows Arch 2016; 469: 125–134.
2. Gatalica Z., Vranic S. et al. High microsatellite instability (MSI-H) colorectal carcinoma: a brief review of predictive biomarkers in the era of personalized medicine. Fam Cancer 2016; 15: 405–412.
3. Lipton L. R., Johnson V. et al. Refining the Amsterdam Criteria and Bethesda Guidelines: testing algorithms for the prediction of mismatch repair mutation status in the familial cancer clinic. J Clin Oncol 2004; 22: 4934–4943.
4. Buckowitz A., Knaebel H. P. et al. Microsatellite instability in colorectal cancer is associated with local lymphocyte infiltration and low frequency of distant metastases. Br J Cancer 2005 (92): 1746–1753.
5. Overman M. J., McDermott R. et al. Nivolumab in patients with metastatic DNA mismatch repair-deficient or microsatellite instability-high colorectal cancer (CheckMate 142): an open-label, multicentre, phase 2 study. Lancet Oncol 2017; 18: 1182–1191.
6. 6. Le D, Kavan P., Kim T. et al. Safety and antitumor activity of pembrolizumab in patients with advanced microsatellite instability–high (MSI-H) colorectal cancer: KEYNOTE-164. Ann Oncol 2018; 29 (Suppl. 5): O-021.
7. Porru M., Pompili L. et al. Targeting KRAS in metastatic colorectal cancer: current strategies and emerging opportunities. J Exp Clin Cancer Res 2018; 37: 57.
8. Bokemeyer C., Bondarenko I. et al. Fluorouracil, leucovorin, and oxaliplatin with and without cetuximab in the first-line treatment of metastatic colorectal cancer. J Clin Oncol 2009; 27: 663–671.
9. Peeters M., Price T. J. et al. Randomized phase III study of panitumumab with fluorouracil, leucovorin, and irinotecan (FOLFIRI) compared with FOLFIRI alone as second-line treatment in patients with metastatic colorectal cancer. J Clin Oncol 2010; 28: 4706–4713.
10. Douillard J. Y., Siena S. et al. Randomized, phase III trial of panitumumab with infusional fluorouracil, leucovorin, and oxaliplatin (FOLFOX4) versus FOLFOX4 alone as first-line treatment in patients with previously untreated metastatic colorectal cancer: the PRIME study. J Clin Oncol 2010; 28: 4697–4705.
11. Van Cutsem E., Köhne C. H. et al. Cetuximab plus irinotecan, fluorouracil, and leucovorin as first-line treatment for metastatic colorectal cancer: updated analysis of overall survival according to tumor KRAS and BRAF mutation status. J Clin Oncol 2011; 29: 2011–2019.