结直肠癌是人类最常见的恶性肿瘤之一，全球发病率居恶性肿瘤第3位，死亡率居第2位。根据2022年中国癌症统计报告，我国结直肠癌新发病例约52万，死亡病例约24万，其发病率和死亡率分别居全部恶性肿瘤的第2位和第4位[1]。随着精准医疗理念及对肿瘤相关分子标志物研究的逐年深入，合理的检测及应用结直肠癌相关分子标志物已经成为目前临床实践的重要部分。国内外权威指南及共识推荐结直肠癌患者检测KRAS、NRAS、BRAF、MSI/MMR等核心分子标志物以指导靶向和免疫治疗。
目前，结直肠癌NCCN指南已更新到2024.V1版。相较于前一版本，新增POLE /POLD1突变和RET融合检测，并重点突出了POLE/POLD1等罕见突变的检测在转移性结直肠癌诊疗中的地位，在转移性结肠癌相关诊疗路径中，所有包含“dMMR/MSI-H”的标题和路径中均新增“POLE/POLD1突变”的描述[2]。
POLE/POLD1突变与TMB和MSI的相关性
POLE/POLD1属于聚合酶基因，分别编码DNA聚合酶ε和DNA聚合酶delta1，二者均具有校对功能，可识别和纠正DNA复制过程中的错误配对碱基。若POLE和POLD1的外切酶结构域（ED）内发生致病变异（PVs），会导致其校对功能丧失，进而显现出超突变表型，表现为极高突变负荷（TMB>100mut/Mb）[3]。
DNA错配修复和DNA聚合酶校对是确保基因组复制保真度的两种主要机制。这两种机制可以独立发生，也可以同时发生。通常情况下，dMMR/MSI-H或POLE突变的肿瘤均表现为高TMB，不同的是，MSI-H主要局限于10-100mut/Mb范围内的肿瘤，而POLE/POLD1突变的TMB可超过100mut/Mb，也称为超高突变，且多数与微卫星稳定性（MSS）相关。另外，MSI-H型肿瘤中最常见的改变是移码缺失突变，而POLE突变型肿瘤中最常见的是错义突变。有研究认为，错配修复能力的丧失与复制性聚合酶校对能力的丧失相结合，能够产生全复制修复缺陷，从而导致具有微卫星稳定性的超高突变状态（图1）[4]。
▲图1.超高突变状态下的微卫星稳定性
▲图2.POLE/POLD1突变与TMB、MSI的相关性
结直肠癌中POLE/POLD1热点突变
目前已在多种肿瘤中发现POLE/POLD1突变，包括非黑色素瘤皮肤癌、子宫内膜癌、黑色素瘤、结直肠癌、膀胱癌、食管癌、肺癌等。2024年最新版NCCN和CSCO指南均指出，在结直肠癌中，POLE基因体细胞突变发生于约2-8%的MSS/pMMR患者，而POLD1极为罕见[2-3]。
一项泛癌种研究对47721例患者样本进行检测，发现POLE和POLD1基因的突变频率分别为2.79%和1.37%，在结直肠癌患者中，POLE/POLD1的突变频率约为7.37%（197/2674），以POLE突变为主[5]。另外，COSMIC数据库显示，在结直肠癌中，POLE存在热点突变，发生频率最高的三个突变依次为P286R、V411L和S459F；而POLD1突变在肠癌中发生频率较低，且无热点突变。Rayner等人在2017年报道，尽管POLD1突变在家族性CRC中有报道，但尚未在CRC中鉴定出体细胞POLD1突变[6]。对TCGA（N=276）、Genetech（N=72）和DFCI队列（N=619）公开的CRC数据进行分析，分别有5%、8.3%和7.3%的病例发生POLE突变，其中22个样品具有位于核酸外切酶结构域内或附近的至少一个突变（密码子86-460），最常见的突变是P286 R/H（N=5/22）、V411 L（N=3/22）和S459 F（N=4/22）[6]。对来自临床试验和结直肠癌队列的6517例结直肠癌进行POLE突变检测，发现66例POLE致病性体细胞突变，P286R、V411L和S459F突变分别占52.2%、19.7%和12.1%（图3），肠癌3个POLE热点突变共占86.3%[7]，与既往报道结果一致。
▲图3.6517例结直肠癌中POLE致病突变分布
POLE在肠癌中的指导意义
既往国外有研究报道POLE核酸外切酶域突变（EDMs，也称为校对域突变）的II-III期CRC患者预后相对良好。对于中国人群而言，复旦大学附属肿瘤医院的一项纳入295例II期CRC的研究对POLE基因突变的II期肠癌进行预后分析，发现POLE EDM、非EDM和野生型患者的5年DFS率分别为100%、79.5%和 63.6%，即POLE突变发生在外切酶结构域内的患者预后优于外切酶结构域外突变患者。鉴于POLE EDM的出色预后，进一步将患者分为三组：POLE EDM（无论MSI状态如何）、MSI-H和MSS，研究发现POLE EDM组、MSI-H组和MSS组5年DFS率分别为100%、82.0%和63.0%，5年OS率分别为100%、90.3%和80.8%。结果表明POLE基因突变的患者预后最佳，甚至优于在II期肠癌中占主导地位的微卫星不稳定状态（MSI）（图4），尽管POLE基因突变的患者更多出现临床传统意义上的高危因素，如发病年龄轻、浸润程度深、出现更多的淋巴脉管侵犯等[8]。该研究结果提示，对II期肠癌预后判断及治疗选择时，通过进行POLE基因突变的检测，可以更精准进行预后评估，并使一部分患者免于术后化疗。
▲图4.基于POLE和MSI状态的Ⅱ期CRC的预后分析
POLE校正结构域致病性突变的结直肠癌显示出细胞毒性T细胞浸润显著，CD8+TIL的数量与dMMR肿瘤无显著差异，抗原性新表位数量增加。T淋巴细胞标志物和效应细胞因子（CD8、IFNγ、CXCL9和CXCL10）的表达也增加。此外，在POLE突变的肿瘤中观察到编码免疫检查点（如PD-1、PD-L1和CTLA4）的基因上调，因此POLE致病性突变患者免疫应答增强[9]。
一项47721例泛癌种研究分析了免疫检查点抑制剂（ICIs）治疗队列中POLE/POLD1 突变与总生存期（OS）之间的关联。POLE/POLD1突变患者接受免疫治疗的总生存期（OS）相较野生型显著延长（34个月vs18个月，P=0.004）。值得一提的是，100名POLE/POLD1突变患者中有74例MSS或MSI-L，且MSI-H患者与携带POLE/POLD1突变的非MSI-H患者之间未观察到OS存在显著差异[5]。
▲图5.A：POLE / POLD1突变或野生型的患者分别接受免疫治疗的OS；B：POLE / POLD1突变或野生型MSS患者与MSI-H患者分别接受免疫治疗的OS
回顾性分析MD Anderson癌症中心458名POLE突变患者的临床病理学特征、共突变模式和免疫治疗疗效的相关性，并针对仅接受免疫治疗的82例患者的生存数据进行分析，结果显示：致病、良性POLE突变患者mPFS分别为15.1月和2.2月（P＜ .001）（图6A)，mOS分别为29.5月和6.8月（P＜ .001）（图6B)。PFS和OS数据经共突变数目（≥10个vs＜10个）和MSI/MMR状态校正后，该结论依然成立[9]。综上，POLE致病性突变可成为免疫治疗的疗效预测生物标记物。因此，在肠癌临床常规检测指标加上POLE，可挖掘更多的可从免疫治疗获益的CRC患者。
▲图6.A：ICI治疗患者的PFS；B：ICI治疗患者的OS
可手术及转移性结直肠癌患者快速分子检测方案
由迈景基因自主研发的结直肠癌PCR伴随诊断试剂盒（迈常捷®），紧跟2024年最新NCCN/CSCO指南推荐，纳入新增的POLE突变，可识别更多预后较好的结直肠癌患者，以及能够从免疫治疗中获益的人群。
迈常捷®试剂盒覆盖了结直肠癌诊疗指南要求检测的5个核心基因KRAS、NRAS、BRAF、PIK3CA、POLE，并进行了充分的靶向药物伴随诊断功能临床有效性验证，该产品兼具操作简单、易于开展、报告时间短等优势，可以有效满足结直肠患者快速伴随诊断的临床需求。
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迈景基因成立于2015年，总部位于广州国际生物岛。自成立以来，一直秉承 “以客户需求为导向”的服务理念，长期深耕PCR+NGS双技术平台，致力于为肿瘤患者提供精准医学领域整体解决方案。
迈景基因自主研发Myseq™单边链特异多重PCR等多项独创技术，获得肿瘤基因检测领域的国家发明专利十余项，实验室获得广东省临检中心颁发的“高通量测序实验室”技术审核认可，同时获得美国CAP等实验室质量体系认证。
2022年10月26日，迈景基因研发生产的国内首个肺癌PCR多基因伴随诊断试剂盒(商品名：迈菲捷®)获得国家药品监督管理局(NMPA)批准上市(国械注准20223401432)；2024年1月23日，研发生产的结直肠癌伴随诊断快速检测试剂盒(商品名：迈常捷®)获批上市(国械注准20243400145)，肺肠两款伴随诊断试剂盒助推医院院内方便快捷合规地开展肿瘤基因检测项目，惠及更多的肿瘤患者。
未来，迈景基因将深度布局IVD方向，同时推进PCR和NGS双技术平台的肿瘤产品研发，以优质的肿瘤IVD检测产品和高效的医学检验服务两种商业模式，助推肿瘤精准医学的发展，为癌症患者提供更好的精准医学服务。
