程玺教授：卵巢癌患者基因检测策略——从BRCA到HRD

PARP是修复DNA单链损伤的关键酶，当PARP抑制剂选择性抑制PARP酶介导的DNA单链损伤修复途径时，未修复的DNA单链损伤在DNA复制时将转化为DNA双链断裂（double-strand breaks，DSBs）。DSBs则通常依赖两个途径进行修复，1）同源重组（homologous recombination，HR）途径；2）非同源末端修复途径。相较于后者，HR途径由于使用的是姐妹染色体上对应的未损伤序列作为模板进行精准复制，从而是一个高保真的修复途径，DSBs可以高效准确地得到修复。位于17号染色体的BRCA1基因和13号染色体的BRCA2基因，它们编码的BRCA是HR途径中的关键蛋白之一，BRCA蛋白功能的缺失会导至HR途径无法正常运行，其中BRCA1/2突变则是引起BRCA蛋白功能缺失从而导至HR途径功能受损的常见原因。BRCA1/2突变的肿瘤细胞会启用非同源末端修复系统，这一途径是细胞面临紧急情况时采用的应急措施，使用非同源DNA迅速地将DSBs修复，从而阻止进一步的伤害。这种极端的方式，由于采用非同源DNA修复，导至大量的基因修复错误，损失无法得到精确修复，错误不断地积累，最终导至细胞死亡。PARPi可通过这种协同致死作用对BRCA基因缺陷的卵巢癌患者发挥高效的抗癌作用，我们将这样的作用机制称为“协同致死”。

PARPi在BRCA1/2突变患者中的疗效在多项研究中被证实。其中引起最大轰动的是SOLO1研究，这是第一项评价PARPi（奥拉帕利）用于携带BRCA1/2突变的晚期卵巢癌含铂化疗后一线维持治疗的随机、双盲、安慰剂对照的国际多中心的大型Ⅲ期临床研究，其中BRCA1/2突变作为研究入组的标准之一起到了精确筛选患者的作用。共计391例晚期卵巢癌、输卵管癌和原发性腹膜癌患者按照2∶1的比例分别接受奥拉帕利和安慰剂的治疗。接受治疗3年时奥拉帕利组中仍有60%的患者未发生疾病进展，安慰剂组中的比例为26.9%（HR=0.30，95% Cl 0.23~0.41）。中位随访41个月时，奥拉帕利组仍有超过一半的患者未复发，相关分析预测中位无进展生存期（PFS）相比安慰剂组延长36个月。

早在1990s就发现BRCA与遗传性乳腺癌和卵巢癌的家族发病风险相关，之后的10多年的研究更是确立了BRCA在细胞分化过程中对于维护染色体的结构和稳定性的重要作用。起初我们用HRD来描述具有BRCA1/2基因突变的患者表现出的无法通过精确的HR通路来修复DSBs的状态。然而随着研究的深入我们发现HR通路中其他基因的突变、表观遗传学的改变乃至一些目前无法确认的机理同样会导至HRD，存在HRD的细胞将无法正常修复DNA的损伤，最终表现为基因组结构和数量的不稳定。

2019年在ESMO大会上公布的Ⅲ期临床试验PAOLA-1的研究结果显示，一线选用贝伐珠单抗进行维持治疗加用奥拉帕利将显著改善晚期卵巢癌患者（ITT人群）的PFS（HR 0.59，95% CI 0.49~0.72）。预先指定的亚组分析显示在组织BRCA突变（HR 0.31，95% CI 0.20~0.47）和HRD阳性（HR 0.33，95% CI 0.25~0.45）两个亚组中较之于贝伐珠单抗单药维持治疗，贝伐珠单抗联合奥拉帕利组的人群PFS获益更明显。此外，人群数据的分析显示在806名受试者中HRD阳性（PALOLA-1使用的是 Myriad公司的基因瘢痕检测试剂盒My Choice HRD test，HRD积分大于42认为是HRD阳性）的患者有387例（占总人群48%），其中组织BRCA1/2为突变（tBRCAm）的患者有235例（占总人群29%），HRD阳性的非组织BRCA1/2突变（non-tBRCAm）的患者有152例（占总人群19%）。即通过检测HRD导至的基因不稳定性可有效预测额外约20%的患者，从PARPi中显著获益的患者可从20%的BRCAm人群到50%的HRD人群。

同期发布的另一项Ⅲ期随机、双盲、安慰剂对照临床试验PRIMA的研究结果同样纳入了针对HRD亚组的分析。通过Myraid公司的My Choice HRD test判断患者存在HRD的卵巢癌人群中，携带BRCA1/2突变的患者接受尼拉帕利的中位PFS为22.1个月，使用安慰剂的人群中位PFS为10.9个月（HR 0.40，95% CI 0.27~0.62）。BRCA1/2未发生突变的HRD患者接受尼拉帕利治疗的PFS为19.6个月，安慰剂组为8.2个月（HR 0.50，95% CI 0.31~0.83）。与PAOLA-1人群分析结果基本一致，PRIMA研究最终入组的733例患者中共计373例（50.9%）患者存在HRD。

BRCA1/2基因的突变以及患者对铂类药物的敏感性可成功预测PARPi治疗敏感的人群。此外，还可分析HR通路中相关基因的突变实现预测PARPi疗效的目的。2019年ASCO上发布的Ⅱ期临床试验TOPARP-B的研究数据提示HR通路中除BRCA1/2以外，几个关键基因如ATM、CDK12和PALB2同样可不同程度预测转移性去势抵抗型前列腺癌（mCRPC）患者对PARPi的综合疗效。2019年ESMO上公布的Ⅲ期临床试验PROfound研究数据显示携带BRCA1/2或ATM突变的mCRPC患者，PARPi奥拉帕利与恩杂鲁胺或阿比特龙相比，主要研究终点影像学无进展生存期显著改善（HR 0.34，95% CI 0.25~0.47）。同时，各类型基因突变的分析中，显示BRCA1/2、ATM、CHK12、CHEK2、RAD51B和RAD54L等基因都可能与奥拉帕利延长PFS的疗效相关。

有研究显示，通过检测同源重组信号通路中各相关基因的突变，可检测出大约30%的胚系同源重组基因突变（HRRm）。

上述提到的通过检测上游基因突变或者观察患者对铂类药物的敏感度来判断患者是否存在HRD以外，另一种被称之为基因瘢痕检测的方法可用于评估HRD导至基因不稳定的严重程度来预测患者对PARPi的疗效。基因瘢痕检测主要包括三种方法学：微阵列比较基因组杂交（array-based comparative genomic hybridization，aCGH），基于单核苷酸多态性的测序分析，以及基于突变特征的测序分析（mutational signatures）。目前应用于临床研究的两种基因瘢痕检测试剂盒（myChoice HRD和FoundationFocus）均为通过基于单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）的测序分析。

Myraid公司的myChoice HRD和Foundation公司的FoundationFocusCDxBRCALOH均是通过计算基因组中的染色体异常来对基因组的不稳定程度进行评估，差异在于各自的算法。Myraid公司的myChoice HRD通过分析染色体的3种异常——端粒的等位基因不平衡（telomeric allelic imbalance，TAI）、杂合性丢失（loss of heterozygosity，LOH）以及大片段迁移（large-scale transition，LST），计算LOH、TAI、LST三个指标在肿瘤样本中出现的数量，≥42分定义为HRD阳性。Foundation公司的FoundationFocusCDxBRCALOH则是通过分析染色体杂合性丢失占整个基因组的比例，≥16% LOH 定义为HRD阳性。需要指出的是无论是Myraid还是Foundation，上述提到各自的基因瘢痕计算结果均会结合BRCA1/2基因的突变状态，最终给出针对HRD状态的评估。

另外我们必须关注到即便使用基因瘢痕检测来评估基因组的状态也并非能够完全预测患者对于PARPi的敏感性。有关BRCA1/2的回复突变或者二次突变则强调了样本的时效性对于指导预测药物疗效的重要意义。有研究报道所有发生铂耐药卵巢癌患者有接近一半的比例是由于在接受铂类药物治疗的过程中出现了BRCA功能的恢复。因此对首次取样的组织进行基因瘢痕检测的结果无法代表当前患者体内的状态。

通过BRCA1/2基因的突变或判断患者对于铂类药物敏感来预测PARPi的疗效依旧是目前临床上最为行之有效的手段。我们也必须重视最新临床研究数据的导向，通过HRR突变检测和基因瘢痕检测来反应HRD状态可有效预测卵巢癌患者使用PARPi的疗效。目前国内尚无经验证可有效预测PARPi疗效的基因瘢痕检测试剂盒，但是相应的产品正在紧锣密鼓地开发中，有基于SNP进行测序分析来实现对HRD的评估，也有尝试通过以突变特征的测序分析为突破口。必须指出无论使用何种方法学来实现HRD检测，最终必然会经历严格设计的回顾性和/或前瞻性临床研究的验证。在等待数据的途中，我们并非只能充当旁观者，探索诸如HRRm对于预测PARPi疗效的作用同样会有助于我们更好地理解HRD与PARPi的关系。