臻话MSI - 何为规范且准确的MSI检测?五大指南、共识告诉您!

2021-08-11 求臻医学企宣

                                                                                                                     臻话MSI | 第三期

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微卫星不稳定性(Microsatellite instability,MSI)作为重要标志物与多种疾病特征息息相关,其中绝大多数为肿瘤,尤其是子宫内膜癌、结直肠癌、胃癌等。随着NGS等检测技术的发展,MSI在肿瘤中的秘密被逐层揭开。求臻医学推出的“臻话MSI”系列专栏,旨在从多角度介绍MSI及其在肿瘤精准医疗领域的应用,推动肿瘤精准医疗领域的发展。


伴随着免疫治疗在肿瘤治疗中的逐渐应用,免疫治疗生物标志物也逐渐受到临床重视。作为首个FDA获批的泛癌种生物标志物,MSI在指导免疫治疗过程中发挥重要的作用,在2020年更是跻身为一线免疫治疗标志物。而且2021年更新的NCCN指南更是将推荐MSI检测的适应症癌种从结肠癌、直肠癌、胃癌、子宫内膜癌扩大到了结肠癌、直肠癌、胃癌、子宫内膜、前列腺癌、胰腺癌等相关癌种。

据相关统计,国内每年新增MSI-H型肿瘤患者30余万。目前MSI检测方法有PCR、IHC、NGS,选择规范且精准的检测方法十分关键。

因此,如何规范化且准确的检测MSI,使其检测结果有更高的准确性从而给予临床有价值的指导,已成为临床对于MSI检测关注的重要问题。本篇文章,我们将通过最近更新的5大指南和共识,详细了解如何选择规范且准确的MSI检测方法。

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《CSCO 结直肠癌诊疗指南(2021 版)》

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第1份指南是2021年《CSCO 结直肠癌诊疗指南》。MSI建议采用美国国家癌症研究院( NCI) 推荐的5 个微卫星( MS) 检测位点( BAT25、BAT26、D5S346、D2S123 和D17S250) 。判断标准为3 级: 所有5 个位点均稳定为微卫星稳定( MSS) ,1个位点不稳定为微卫星低度不稳定( MSI-L) ,2个及2 个以上位点不稳定为微卫星高度不稳定( MSI-H) 。MSI 多由错配修复( MMR) 基因突变及功能缺失导致,也可以通过检测MMR 蛋白( MLH1、MSH2、MSH6、PMS2) 的表达情况来反映MSI 状态。

《NCCN结直肠癌指南(2021年V2版)》

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第2份指南是2021年《NCCN结直肠癌指南(2021年V2版)》。该指南指出,MSI检测可通过经验证的NGS Panel进行,尤其是对于那些需要同时检测RAS/BRAF突变状态的转移性CRC患者

《NCCN 胃癌指南(2021 年 V3 版)》

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第3份指南是2021年《NCCN 胃癌指南(V3 版)》。该指南指出,单独检测MSI的常用方法是IHC和PCR;但是当MSI、TMB、MMR基因,NTRK突变等生物标志物需要一起检测时,也可用经验证的NGS Panel将这些生物标志物一起检出。

《结直肠癌及其他相关实体瘤微卫星不稳定性检测中国专家共识》

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《结直肠癌及其他相关实体瘤微卫星不稳定性检测中国专家共识》罗列了目前针对MSI检测的检测方法:IHC、PCR、NGS;同时也列出目前已报道的基于NGS的MSI算法,包括MSIsensor、MSI-FOne等。随着液体活检技术的应用,基于ctDNA的MSI(bMSI)NGS算法也开始逐渐在临床中应用,这为肿瘤组织取样困难或不足的晚期实体瘤患者MSI检测提供新选择。

《结直肠癌分子检测高通量测序中国专家共识》2021版

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最新出炉的2021年《结直肠癌分子检测高通量测序专家共识》,总结了针对于MSI现有的检测方法:IHC、PCR、NGS, 其中关于基于NGS平台的MSI算法推荐MSIsensor等。PCR和IHC检测内容跟CSCO指南推荐内容完全相同。

NGS-MSI弥补PCR、IHC的不足

通过这些共识和指南,我们可以发现,单独检测MSI的方法是PCR和IHC。发表于JAMA Oncol上的一篇报道曾指出,针对参与CheckMate 142和KEYNOTE-164免疫治疗临床试验的38例患者(患者在当地被评估为MSI或者dMMR)回顾性研究发现,有5例 (13%)患者发生原发耐药。经过中心实验室重新验证后,5例原发耐药的患者中有3例 (60%)MSI和dMMR状态发生误判:2例为PCR结果为假阳性,1例为IHC法结果为假阳性。

因此,NGS-MSI弥补了两种传统检测方法PCR和IHC的不足,同时NGS也逐渐受到NCCN指南和专家共识的认可,特别是MSI、TMB,靶向基因等生物标志物共同检测时,可以用经验证的NGS panel检测;而且NGS相较于PCR和IHC,有检测位点多,灵敏度高,分子诊断效率高,样本用量低等优势;一项包含泛癌种实体瘤的大样本研究提示,基于MSIsensor算法的MSI较传统PCR检测敏感度更高,如在一些IHC dMMR的罕见癌种(包括原发灶不明癌、鳞状细胞癌和前列腺癌)中,NGS判读MSI-H,而PCR判读MSI-L。

求臻医学MSIsensor算法的前世今生

综上,我们了解到,在NGS-MSI检测时,算法起着至关重要的作用,下面介绍下求臻医学自主研发的首个NGS-MSI算法——MSIsensor算法的前世今生。

2014年,在TCGA工作期间,牛北方博士研发了首个基于NGS数据的癌症基因组MSI检测的算法MSIsensor(Bioinformatics, 2014)。随后,该算法被FDA批准的首个基于NGS的肿瘤多基因检测试剂盒(MSK-IMPACT)所采用,目前MSIsensor被两大共识《结直肠癌及其他相关实体瘤微卫星不稳定性检测中国专家共识》和《结直肠癌分子检测高通量测序中国专家共识》所推荐。

美国顶级癌症中心-斯隆-纪念凯特琳癌症中心(Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, MSKCC)采用涉及66种癌症类型的12,288例实体瘤样本数据对MSIsensor进行了系统性评估,将其评定为比PCR更灵敏的泛癌种NGS-MSI检测算法。MSIsensor的诞生打破了传统临床MSI检测方法片段化区分患者MSI状态的限制,将MSI检测带入了精准量化时代。

回国后,牛北方博士带领求臻医学科研团队研发了适用于单肿瘤样本的NGS-MSI检测算法—MSIsensor2。国际知名的美国杰克逊实验室(The Jackson Laboratory)采用真实样本,专门对MSIsensor2算法进行了全面的第三方测试,得出并公布了MSIsensor2算法与已发表的两个算法相比,具有最高准确性的结论

2021年,随着液体活检技术的飞速发展,牛北方博士带领团队携手美国圣路易斯华盛顿大学医学院丁莉(Li Ding)教授团队,合作开发了基于外周血游离DNA(cfDNA)测序数据的MSI状态检测算法—MSIsensor-ct(Briefings in Bioinformatics, 2021)。该算法突破了现有的bMSI检测方法,在ctDNA含量<0.4%的样品中表现较差的瓶颈。

求臻医学生信算法开发能力国际领先

求臻医学具备国际顶尖的基因组信息学团队,拥有国际领先的生物信息分析平台及算法,所开发的MACS、MSIsensor、HotSpot3D等算法已在业内应用并广受好评。

求臻医学自主研发了MSIsensor算法,并在MSIsensor的基础上,求臻医学多环节引入人工智能技术,持续研发了基于单肿瘤组织和外周血游离DNA(cfDNA)测序数据的MSI状态检测算法MSIsensor2与MSIsensor-ct。截至2021年7月,MSIsensor/MSIsensor2/MSIsensor-ct系列算法已经被超过310篇论文引用,为国际上引用数最高的泛癌种NGS-MSI探测工具集;同时被超过27个国家的670个临床研究项目所应用。

求臻医学

求臻医学MSI检测相关专利及软著(从左到右依次为:一种游离核酸检测微卫星不稳定性的方法及装置、用于检测微卫星不稳定性状态的方法及系统、轻量级组学数据自动化分析软件)


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参考文献:

[1] 中国临床肿瘤学会(csco),结直肠癌诊疗指南,2021

[2] 中国抗癌协会肿瘤靶向治疗专业委员会. 结直肠癌分子检测高通量测序中国专家共识[J]. 临床肿瘤学杂志, 2021, 26(3): 253-264.

[3] 中国临床肿瘤学会结直肠癌专家委员会, 中国抗癌协会大肠癌专业委员会遗传学组, 中国医师协会结直肠肿瘤专业委员会遗传专委会. 结直肠癌及其他相关实体瘤微卫星不稳定性检测中国专家共识[J]. 实用肿瘤杂志, 2019, 34(5): 381-389.

[4] NCCN指南,Colon Cancer 2021.v2.

[5] NCCN指南,gastric 2021v.3.

[6] Cohen R, Hain E, et al. Association of Primary Resistance to Immune Checkpoint Inhibitors in Metastatic Colorectal Cancer With Misdiagnosis of Microsatellite Instability or Mismatch Repair Deficiency Status. JAMA Oncol. 2019 Apr 1;5(4):551-555.

[7] Middha S, Zhang L, et al. Reliable Pan-Cancer Microsatellite Instability Assessment by Using Targeted Next-Generation Sequencing Data. JCO Precis Oncol. 2017;2017:PO.17.00084.