再谈POLE/POLD1

概述

POLE基因编码DNA聚合酶ε的催化亚基，POLD1基因编码DNA聚合酶δ复合物的催化亚基。POLE/POLD1基因编码的蛋白在DNA复制过程中具有校对功能，可替换错误渗入的核苷酸。POLE/POLD1核酸外切酶结构域内的改变导致单核苷酸突变的积累，形成超突变亚型。POLE/POLD1核酸外切酶结构域中的胚系杂合功能缺失突变使个体罹患结直肠癌、子宫内膜癌的风险升高，部分体细胞热点突变也已经被报道。POLE/POLD1致病突变与肿瘤中的高突变负荷，较好的预后，以及对免疫检查点抑制剂应答有关。

POLE与子宫内膜癌预后

DNA聚合酶ε是真核生物中DNA复制所需的DNA聚合酶之一，负责前导链上的DNA合成。其由四个亚基组成，其中最大的亚基由POLE基因编码，具有催化和3’-5’核酸外切酶活性，能够校正DNA合成错误，并防止基因组不稳定。POLE蛋白包含一个核酸外切酶校对结构域，该结构域在复制过程中自发替换错误掺入的核苷酸[1]。POLE体系或胚系突变存在于非黑色素瘤皮肤癌、子宫内膜癌（EC）、结直肠癌（CRC）、黑色素瘤、膀胱癌、食管癌和肺癌等多种肿瘤中[2]，在EC和CRC中的应用最为广泛。

癌症基因组图谱（TCGA）EC研究发现约7%（17/248）的样本具有异常高的突变负荷（TMB为232个突变/Mb），C＞A颠换频率升高，所有肿瘤都在POLE基因的核酸外切酶结构域发生突变，其中76%（13/17）为P286R和V411L热点突变。TCGA研究将该亚型命名为POLE超突变型，该亚型患者几乎没有体细胞拷贝数改变（SCNAs），大多数为微卫星稳定（MSS），有高频（96%）的PTEN基因突变。生存分析显示，与其他亚型相比，POLE超突变型患者无进展生存期（PFS）显著改善[3]。

ProMisE研究发现9.3%（42/452）的POLE外切酶结构域突变（EDM）型患者，这部分患者更年轻（中位58.8岁），国际妇产科学联盟（FIGO）分期更早（92.9%的患者为I期），肌层浸润和淋巴结阳性比例最低（42.9%和0%），欧洲肿瘤内科学会（ESMO）高风险患者比例最低。虽然分型的顺序与现在公认的方法不完全符合，ProMisE研究也得到了类似TCGA的结论，POLE EDM型患者生存最为理想[4]。

ProMisE研究的POLE EDM型患者中有14.3%（6/42）的高级别（G3）肿瘤 [4]，PORTEC队列中亦有13.8%（15/109）的G3肿瘤是POLE突变型[5]。飞朔生物参与的一项G3内膜样癌研究提示POLE超突变型患者比例升高（28.6%，20/70）[6]。高级别肿瘤通常被认为预后较差，但在PORTEC研究中POLE突变的G3肿瘤0复发，而30.9%（29/94）的POLE野生型G3肿瘤复发（HR=0.11，p=0.03）[5]，POLE突变患者如果按照传统形态学分级治疗，可能造成过度治疗。

POLE突变型G3肿瘤预后较好，无复发[5]

POLE核酸外切酶结构域的突变影响了校对活性，导致肿瘤超突变，大量新生抗原肽的呈递刺激了细胞毒性T淋巴细胞（CTL）反应和免疫检查点表达的上调。这一显著的抗肿瘤免疫反应可能与POLE突变型EC预后良好相关[7]。另一方面，由于丧失校对功能积累的大量非驱动性乘客突变可以通过不同的机制破坏肿瘤细胞，减缓其生长，甚至通过不同的机制促进细胞死亡，这可能也是POLE突变肿瘤预后良好的原因之一[2]。

POLE突变、免疫反应和良好预后之间的可能关系[7]

基于多项研究的共同结论，FIGO子宫内膜癌2023版分期推荐POLE突变的EC，局限于子宫体或伴有宫颈侵犯，无论淋巴血管间隙浸润（LVSI）程度或组织学类型如何，FIGO分期均为IAmPOLEmut[8]。此外，多个指南共识也指出，约5%的患者存在多重分子亚型，预后研究提示，TP53和错配修复（MMR）基因突变可能是POLE突变后的继发突变，同时发生POLE 突变和dMMR/p53异常的病例，建议归类为POLE突变型[8-9]。

POLE与结直肠癌预后

微卫星不稳定（MSI-H）的II期结肠癌预后较好，且不会从氟尿嘧啶（5-FU）的化疗中获益[10]。然而，大约85%的II期结肠癌患者被归类为MSS或错配修复功能正常（pMMR），并且这些患者缺乏生物标志物[11]。POLE突变发生在2%~8%的MSS/pMMR CRC中[10]。TCGA CRC研究发现16%的CRC突变负荷较高，其中1/4具有POLE基因和体系MMR基因突变，这部分肿瘤突变负荷最高且MSS[12]。

一项针对II/III期结肠癌预后相关的研究对多个队列的6517例CRC数据进行了分析，66例（1%）检测到POLE致病性体系突变，并且与错配修复缺陷（dMMR）互斥。与POLE野生型相比，POLE突变型患者在诊断时更年轻（中位年龄54.5岁，p＜0.0001），更常见男性（75.8% vs 39.8%，p=0.001），更频繁的右侧肠癌（68.8 vs 39.8，p＜0.0001），更常见早期诊断（p=0.006）。POLE突变CRC表现出CD8+淋巴细胞浸润增加，CTL标志物和效应细胞因子的表达。与pMMR CRC相比，POLE突变和dMMR与复发风险降低显著相关（HR=0.34，p=0.006和HR=0.72，p=0.00035），POLE突变和dMMR组间差异不显著[13]。

根据POLE EDM和MMR状态分组的II/III期CRC临床结局[13]

复旦大学附属肿瘤医院的一项针对II期CRC的研究基本证实了上述研究的结论，在3.1%（9/295）的患者中检测到POLE EDM。这部分患者诊断时更年轻（p＜0.001），并且更常见右侧肠癌（p=0.003），平均TMB为200.8突变/Mb，且表现出更强的CTL反应。POLE EDM患者的5年无病生存率（DFS）为100%，MSI-H为63%，MSS为63%（p=0.013）[11]。虽然POLE突变与CRC预后之间关系的研究不如EC的完善，以上研究基本可以得出POLE EDM的II/III期CRC预后较好的结论。

根据POLE和MSI状态分组的II期CRC的DFS KM曲线[11]

POLD1与子宫内膜癌预后

POLD1是DNA聚合酶δ复合物p125的催化亚基，具有聚合酶和3’-5’核酸外切酶活性。POLD1参与DNA复制过程中滞后链的合成和校对[14]。POLD1突变肿瘤的特征与POLE突变肿瘤相似[14]，但与POLE基因相比，关于POLD1突变与癌症预后之间关系的研究较为少见。POLD1体系致病突变在CRC中非常罕见[10]，在EC中有一些研究。

近期一项纳入了6919例EC患者的研究发现POLE致病突变在亚裔、黑人和白人之间的突变频率分别为6.1%、0.5%和4.6%，POLD1致病突变的频率分别为5%、3.2%和5.6%。27%的POLE突变与POLD1突变共存。POLE/POLD1共突变与POLE或POLD1单独突变患者生存相似（p=0.2）。共突变患者中位TMB为374.4 个突变/Mb，显著高于仅POLD1突变的44.1和POLE突变的105.5（p＜0.001）。与野生型相比，POLE和/或POLD1突变与内膜样组织学显著相关（p＜0.001）。POLD1突变患者的总生存率（OS）与种族（p=0.13）、组织学亚型（p=0.74）和TP53共突变（p=0.1）无关。研究指出使用POLE/POLD1突变的复合生物标志物可能会识别出更多患者，从治疗降级中受益[15]。

A、POLE和/或POLD1突变的OS分析；B、POLE和/或POLD1突变的TMB值[15]

不同类型（A、种族，B、组织学亚型，C、TP53突变）POLD1突变患者的OS[15]

POLE/POLD1与免疫治疗

前述多个研究共同提示，POLE突变肿瘤的突变负荷、新生抗原水平高，肿瘤浸润淋巴细胞较多，免疫检查点过表达，肿瘤局部微环境中免疫应答反应活跃，提示免疫治疗获益。但一直以来，POLE/POLD1突变仅作为免疫治疗疗效正向预测标志物[16]，并不能根据其突变指导免疫检查点抑制剂（ICIs）的使用。2024年NCCN结肠癌/直肠癌指南v1均写入了POLE/POLD1突变，与dMMR/MSI-H并列，用于指导帕博利珠单抗等多个ICI药物的使用[10][17]。NCCN小肠癌指南也在v2中做了相同推荐[18]。虽然POLE/POLD1突变尚未获批药物伴随诊断，基于多项临床研究，NCCN指南做了这一推荐。

MD安德森中心的研究者确定了458例具有POLE突变的肿瘤患者，其中15%的POLE突变是致病性的。121例患者接收了免疫疗法，包括非小细胞肺癌、CRC、黑色素瘤等十多个癌种。研究发现致病性POLE突变患者（含ICIs治疗患者）的临床获益率（CBR）（82.4% vs 30.0%，p=0.013），中位PFS（15.1 vs 2.2 个月，p<0.001），中位OS（29.5 vs 6.8 个月，p<0.001）和中位治疗持续时间（15.5 v 2.5 个月，p<0.001） 均有所提高[19]。

所有POLE突变患者的OS[19]

回顾性研究纳入2016年至2023年全球多中心携带POLE/POLD1突变的27例晚期CRC患者，这些患者接受了PD-1/PD-L1抑制剂联合或不联合CTLA-4抑制剂治疗。研究者将上述患者队列与早期建立的610例接受ICIs治疗的dMMR/MSI-H晚期CRC患者队列相比较。POLE/POLD1突变与年轻、男性、RAS/BRAF突变频率低，以及主要为右侧结肠癌相关。与dMMR/MSI-H转移性结直肠癌（mCRC）相比，POLE/POLD1突变的mCRC患者的ORR显著更高（89% vs 54%，p=0.01）。中位随访24.9个月后，POLE/POLD1患者的PFS显著优于dMMR/MSI-H患者（HR=0.24，p=0.01）；OS数据也更优（HR=0.38，p=0.09）。分子分析显示，POLE/POLD1突变的肿瘤具有更高的TMB值[20]。

POLE/POLD1突变患者使用ICIs的疗效优于dMMR/MSI-H患者[20]

POLE/POLD1的其他临床意义

PORTEC-3研究纳入423例高风险EC患者，针对四个分子亚型，对比术后放化疗联用（CTRT）和单独放疗（RT）的疗效。51例（12.1%）POLE突变患者中，术后CTRT和RT的5年无复发生存（RFS）分别为100%和97%（p=0.637），提示患者复发风险较低，可考虑豁免辅助治疗[21]。对880例PORTEC-1/2研究数据的分析显示，66例（7.5%）POLE突变患者未观察到局部复发，这部分患者豁免辅助治疗似乎是安全的[22]。

PORTEC-3研究中POLE突变患者的RFS和OS[21]

PORTEC-1&2研究中POLE突变患者的局部复发时间[22]

分子分型在早期EC患者手术路径选择中亦有应用研究，从TCGA数据库选取473例患者进行分析，291例（61.5%）患者接受开放手术，182例（38.5%）患者接受微创手术（MIS）。不同分子亚型患者选择开放性手术的生存结果相似。POLE突变或MSI-H的患者采用MIS的预后较好，TP53突变的预后较差（p＜0.001）；POLE突变型患者推荐MIS[23]。

韩国延世大学的研究者，对57例进行保育治疗的小于45岁的FIGO IA/IB期EC患者的活检标本进行了分子分型，所有患者一线接受孕激素治疗。研究仅纳入两例POLE致病突变患者。虽然这两例患者均因复发或进展接受了子宫切除，但研究者也承认入组的POLE突变患者人数少，无法评价该亚型患者对激素治疗的应答[24]。飞朔生物与合作伙伴评估了分子分型与子宫内膜样癌（EEC）或子宫内膜非典型增生/子宫内膜上皮内瘤变（EAH/EIN）女性的治疗应答之间的关系。研究提示在进行孕激素治疗之前，EEC和EAH/EIN活检样本的分子分型可能预测有进展风险的患者。POLE突变型和无特异分子（NSMP）型的预后优于MSI-H/dMMR型和p53异常型[25]。

此外，聚合酶校正相关息肉综合征（PPAP）是一种与结直肠癌、子宫内膜癌相关的遗传综合征，由POLE和POLD1基因胚系突变引起，人群发生率为0.1%-0.4%[9][26]。NCCN指南将POLE/POLD1纳入了多基因检测的范围之内，并对胚系突变携带者的结肠癌风险管理进行了推荐[26]。

POLE/POLD1的检测方法

目前尚无可识别POLE/POLD1突变的免疫组化标志物，需依赖基因检测结果。根据现有研究成果，POLE基因存在一些热点突变，P286R和V411L是最常见的致病突变，根据飞朔生物参与的研究结果，二者的突变频率合计为85%[4]。21年的专家共识里提到P286、V411L、S297F、A456P、S459F这5个热点突变覆盖95.3%的已知POLE基因致病位点[9]。但时至今日，OncoKB数据库里已经收录了40多种POLE基因致病或疑似致病突变[14]。

一项对POLE突变的致病性进行系统评估的研究中，研究人员分析了TCGA研究中具有POLE体细胞突变的82个EC数据，发现已知POLE EDM致病突变存在以下特异性的基因组改变：（1）C>A颠换>20%，（2）T>G颠换>4%，（3）C>G 颠换<0.6%，（4）indels <5%，（5）TMB>100个突变/Mb。研究者开发了一个POLE致病性评分系统，以上基因组特征每项1分，在TCGA或COSMIC EC数据库中反复出现加1分。研究人员采用4分作为临界值，≥4分的肿瘤除携带5个热点突变外，还携带有其他6个非热点的POLE EDM突变。 在对3361位EC患者的队列汇总分析中，研究者发现具有通过评分系统判断为可能致病突变的患者，5年的RFS为92.3%，与之前报道的POLE超突变亚型预后相似，表明这部分患者应归类到POLE超突变型中[27]。

POLE评分系统[27]

飞朔生物与合作伙伴，通过EC分子分型和肿瘤全基因检测，在中国EC患者中检出POLE基因核酸外切酶结构域新发的T278K突变，根据POLE突变评分系统，判定为致病突变，该患者被归类到POLE突变型。免疫组织化学显示患者MSH6蛋白缺失，但MSI检测结果为MSS，推测MSH6蛋白表达缺失是由于MSH6基因的2个无义突变导致蛋白截短引起的，可能是POLE T278K突变驱动的继发事件[28]。

如果仅检测POLE热点突变，患者可能因MSH6缺失而被误分类为dMMR型[28]

虽然POLE评分系统目前仅供参考，但不可否认的是，随着研究的不断深入，有很多突变的致病性分级会发生变化。如果现在仅检测热点突变，遗漏了重要的信息，将来无法回溯和修正。专家共识也推荐在条件允许的情况下，采用高通量测序（NGS）的方法，检测POLE基因9~14号外显子区域的致病突变[9]。

目前尚无指南共识对POLD1基因的检测做出明确要求，文献中已报道过的POLD1基因突变包括S478N、L606M、D402N等[2][20]，OncoKB数据库里收录了9种POLD1基因致病或疑似致病突变[14]。NCCN结肠癌指南也指出POLD1基因的EDM具有临床意义，可以采用NGS法进行检测[10]。

总结

在EC分子分型中，POLE基因致病突变检测是最为重要的一环，提示治疗的降级。现有分子分型并不完美，随着技术的发展，研究者们开始关注更多辅助分型基因。POLD1突变的肿瘤特征、分子机制、临床意义和检测方法与POLE有相似之处，可以采用NGS法对POLE/POLD1进行共检。飞朔生物的子宫内膜癌分子分型已升级为27基因+MSI版本。飞朔生物致力于为肿瘤个体化精准医学检测提供最具创新性的产品和服务，并持续更新现有产品。

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