概述

POLE基因編碼DNA聚合酶ε的催化亞基，POLD1基因編碼DNA聚合酶δ復合物的催化亞基。POLE/POLD1基因編碼的蛋白在DNA復制過程中具有校對功能，可替換錯誤滲入的核苷酸。POLE/POLD1核酸外切酶結構域內(nèi)的改變導致單核苷酸突變的積累，形成超突變亞型。POLE/POLD1核酸外切酶結構域中的胚系雜合功能缺失突變使個體罹患結直腸癌、子宮內(nèi)膜癌的風險升高，部分體細胞熱點突變也已經(jīng)被報道。POLE/POLD1致病突變與腫瘤中的高突變負荷，較好的預后，以及對免疫檢查點抑制劑應答有關。

POLE與子宮內(nèi)膜癌預后

DNA聚合酶ε是真核生物中DNA復制所需的DNA聚合酶之一，負責前導鏈上的DNA合成。其由四個亞基組成，其中最大的亞基由POLE基因編碼，具有催化和3’-5’核酸外切酶活性，能夠校正DNA合成錯誤，并防止基因組不穩(wěn)定。POLE蛋白包含一個核酸外切酶校對結構域，該結構域在復制過程中自發(fā)替換錯誤摻入的核苷酸^[1]。POLE體系或胚系突變存在于非黑色素瘤皮膚癌、子宮內(nèi)膜癌（EC）、結直腸癌（CRC）、黑色素瘤、膀胱癌、食管癌和肺癌等多種腫瘤中^[2]，在EC和CRC中的應用最為廣泛。

癌癥基因組圖譜（TCGA）EC研究發(fā)現(xiàn)約7%（17/248）的樣本具有異常高的突變負荷（TMB為232個突變/Mb），C＞A顛換頻率升高，所有腫瘤都在POLE基因的核酸外切酶結構域發(fā)生突變，其中76%（13/17）為P286R和V411L熱點突變。TCGA研究將該亞型命名為POLE超突變型，該亞型患者幾乎沒有體細胞拷貝數(shù)改變（SCNAs），大多數(shù)為微衛(wèi)星穩(wěn)定（MSS），有高頻（96%）的PTEN基因突變。生存分析顯示，與其他亞型相比，POLE超突變型患者無進展生存期（PFS）顯著改善^[3]。

ProMisE研究發(fā)現(xiàn)9.3%（42/452）的POLE外切酶結構域突變（EDM）型患者，這部分患者更年輕（中位58.8歲），國際婦產(chǎn)科學聯(lián)盟（FIGO）分期更早（92.9%的患者為I期），肌層浸潤和淋巴結陽性比例最低（42.9%和0%），歐洲腫瘤內(nèi)科學會（ESMO）高風險患者比例最低。雖然分型的順序與現(xiàn)在公認的方法不完全符合，ProMisE研究也得到了類似TCGA的結論，POLE EDM型患者生存最為理想^[4]。

ProMisE研究的POLE EDM型患者中有14.3%（6/42）的高級別（G3）腫瘤 ^[4]，PORTEC隊列中亦有13.8%（15/109）的G3腫瘤是POLE突變型^[5]。飛朔生物參與的一項G3內(nèi)膜樣癌研究提示POLE超突變型患者比例升高（28.6%，20/70）^[6]。高級別腫瘤通常被認為預后較差，但在PORTEC研究中POLE突變的G3腫瘤0復發(fā)，而30.9%（29/94）的POLE野生型G3腫瘤復發(fā)（HR=0.11，p=0.03）^[5]，POLE突變患者如果按照傳統(tǒng)形態(tài)學分級治療，可能造成過度治療。

POLE突變型G3腫瘤預后較好，無復發(fā)^[5]

 POLE核酸外切酶結構域的突變影響了校對活性，導致腫瘤超突變，大量新生抗原肽的呈遞刺激了細胞毒性T淋巴細胞（CTL）反應和免疫檢查點表達的上調(diào)。這一顯著的抗腫瘤免疫反應可能與POLE突變型EC預后良好相關^[7]。另一方面，由于喪失校對功能積累的大量非驅(qū)動性乘客突變可以通過不同的機制破壞腫瘤細胞，減緩其生長，甚至通過不同的機制促進細胞死亡，這可能也是POLE突變腫瘤預后良好的原因之一^[2]。

POLE突變、免疫反應和良好預后之間的可能關系^[7]

 基于多項研究的共同結論，FIGO子宮內(nèi)膜癌2023版分期推薦POLE突變的EC，局限于子宮體或伴有宮頸侵犯，無論淋巴血管間隙浸潤（LVSI）程度或組織學類型如何，F(xiàn)IGO分期均為IAm_POLEmut^[8]。此外，多個指南共識也指出，約5%的患者存在多重分子亞型，預后研究提示，TP53和錯配修復（MMR）基因突變可能是POLE突變后的繼發(fā)突變，同時發(fā)生POLE 突變和dMMR/p53異常的病例，建議歸類為POLE突變型^[8-9]。

POLE與結直腸癌預后

微衛(wèi)星不穩(wěn)定（MSI-H）的II期結腸癌預后較好，且不會從氟尿嘧啶（5-FU）的化療中獲益^[10]。然而，大約85%的II期結腸癌患者被歸類為MSS或錯配修復功能正常（pMMR），并且這些患者缺乏生物標志物^[11]。POLE突變發(fā)生在2%~8%的MSS/pMMR CRC中^[10]。TCGA CRC研究發(fā)現(xiàn)16%的CRC突變負荷較高，其中1/4具有POLE基因和體系MMR基因突變，這部分腫瘤突變負荷最高且MSS^[12]。

一項針對II/III期結腸癌預后相關的研究對多個隊列的6517例CRC數(shù)據(jù)進行了分析，66例（1%）檢測到POLE致病性體系突變，并且與錯配修復缺陷（dMMR）互斥。與POLE野生型相比，POLE突變型患者在診斷時更年輕（中位年齡54.5歲，p＜0.0001），更常見男性（75.8% vs 39.8%，p=0.001），更頻繁的右側腸癌（68.8 vs 39.8，p＜0.0001），更常見早期診斷（p=0.006）。POLE突變CRC表現(xiàn)出CD8+淋巴細胞浸潤增加，CTL標志物和效應細胞因子的表達。與pMMR CRC相比，POLE突變和dMMR與復發(fā)風險降低顯著相關（HR=0.34，p=0.006和HR=0.72，p=0.00035），POLE突變和dMMR組間差異不顯著^[13]。

根據(jù)POLE EDM和MMR狀態(tài)分組的II/III期CRC臨床結局^[13]

復旦大學附屬腫瘤醫(yī)院的一項針對II期CRC的研究基本證實了上述研究的結論，在3.1%（9/295）的患者中檢測到POLE EDM。這部分患者診斷時更年輕（p＜0.001），并且更常見右側腸癌（p=0.003），平均TMB為200.8突變/Mb，且表現(xiàn)出更強的CTL反應。POLE EDM患者的5年無病生存率（DFS）為100%，MSI-H為63%，MSS為63%（p=0.013）^[11]。雖然POLE突變與CRC預后之間關系的研究不如EC的完善，以上研究基本可以得出POLE EDM的II/III期CRC預后較好的結論。

根據(jù)POLE和MSI狀態(tài)分組的II期CRC的DFS KM曲線^[11]

 POLD1與子宮內(nèi)膜癌預后

POLD1是DNA聚合酶δ復合物p125的催化亞基，具有聚合酶和3’-5’核酸外切酶活性。POLD1參與DNA復制過程中滯后鏈的合成和校對^[14]。POLD1突變腫瘤的特征與POLE突變腫瘤相似^[14]，但與POLE基因相比，關于POLD1突變與癌癥預后之間關系的研究較為少見。POLD1體系致病突變在CRC中非常罕見^[10]，在EC中有一些研究。

近期一項納入了6919例EC患者的研究發(fā)現(xiàn)POLE致病突變在亞裔、黑人和白人之間的突變頻率分別為6.1%、0.5%和4.6%，POLD1致病突變的頻率分別為5%、3.2%和5.6%。27%的POLE突變與POLD1突變共存。POLE/POLD1共突變與POLE或POLD1單獨突變患者生存相似（p=0.2）。共突變患者中位TMB為374.4個突變/Mb，顯著高于僅POLD1突變的44.1和POLE突變的105.5（p＜0.001）。與野生型相比，POLE和/或POLD1突變與內(nèi)膜樣組織學顯著相關（p＜0.001）。POLD1突變患者的總生存率（OS）與種族（p=0.13）、組織學亞型（p=0.74）和TP53共突變（p=0.1）無關。研究指出使用POLE/POLD1突變的復合生物標志物可能會識別出更多患者，從治療降級中受益^[15]。

A、POLE和/或POLD1突變的OS分析；B、POLE和/或POLD1突變的TMB值^[15]

不同類型（A、種族，B、組織學亞型，C、TP53突變）POLD1突變患者的OS^[15]

 POLE/POLD1與免疫治療

前述多個研究共同提示，POLE突變腫瘤的突變負荷、新生抗原水平高，腫瘤浸潤淋巴細胞較多，免疫檢查點過表達，腫瘤局部微環(huán)境中免疫應答反應活躍，提示免疫治療獲益。但一直以來，POLE/POLD1突變僅作為免疫治療療效正向預測標志物^[16]，并不能根據(jù)其突變指導免疫檢查點抑制劑（ICIs）的使用。2024年NCCN結腸癌/直腸癌指南v1均寫入了POLE/POLD1突變，與dMMR/MSI-H并列，用于指導帕博利珠單抗等多個ICI藥物的使用^[10][17]。NCCN小腸癌指南也在v2中做了相同推薦^[18]。雖然POLE/POLD1突變尚未獲批藥物伴隨診斷，基于多項臨床研究，NCCN指南做了這一推薦。

MD安德森中心的研究者確定了458例具有POLE突變的腫瘤患者，其中15%的POLE突變是致病性的。121例患者接收了免疫療法，包括非小細胞肺癌、CRC、黑色素瘤等十多個癌種。研究發(fā)現(xiàn)致病性POLE突變患者（含ICIs治療患者）的臨床獲益率（CBR）（82.4% vs 30.0%，p=0.013），中位PFS（15.1 vs 2.2 個月，p<0.001），中位OS（29.5 vs 6.8個月，p<0.001）和中位治療持續(xù)時間（15.5 v 2.5個月，p<0.001） 均有所提高^[19]。

所有POLE突變患者的OS^[19]

 回顧性研究納入2016年至2023年全球多中心攜帶POLE/POLD1突變的27例晚期CRC患者，這些患者接受了PD-1/PD-L1抑制劑聯(lián)合或不聯(lián)合CTLA-4抑制劑治療。研究者將上述患者隊列與早期建立的610例接受ICIs治療的dMMR/MSI-H晚期CRC患者隊列相比較。POLE/POLD1突變與年輕、男性、RAS/BRAF突變頻率低，以及主要為右側結腸癌相關。與dMMR/MSI-H轉移性結直腸癌（mCRC）相比，POLE/POLD1突變的mCRC患者的ORR顯著更高（89% vs 54%，p=0.01）。中位隨訪24.9個月后，POLE/POLD1患者的PFS顯著優(yōu)于dMMR/MSI-H患者（HR=0.24，p=0.01）；OS數(shù)據(jù)也更優(yōu)（HR=0.38，p=0.09）。分子分析顯示，POLE/POLD1突變的腫瘤具有更高的TMB值^[20]。

POLE/POLD1突變患者使用ICIs的療效優(yōu)于dMMR/MSI-H患者^[20]

 POLE/POLD1的其他臨床意義

PORTEC-3研究納入423例高風險EC患者，針對四個分子亞型，對比術后放化療聯(lián)用（CTRT）和單獨放療（RT）的療效。51例（12.1%）POLE突變患者中，術后CTRT和RT的5年無復發(fā)生存（RFS）分別為100%和97%（p=0.637），提示患者復發(fā)風險較低，可考慮豁免輔助治療^[21]。對880例PORTEC-1/2研究數(shù)據(jù)的分析顯示，66例（7.5%）POLE突變患者未觀察到局部復發(fā)，這部分患者豁免輔助治療似乎是安全的^[22]。

PORTEC-3研究中POLE突變患者的RFS和OS^[21]

PORTEC-1&2研究中POLE突變患者的局部復發(fā)時間^[22]

 分子分型在早期EC患者手術路徑選擇中亦有應用研究，從TCGA數(shù)據(jù)庫選取473例患者進行分析，291例（61.5%）患者接受開放手術，182例（38.5%）患者接受微創(chuàng)手術（MIS）。不同分子亞型患者選擇開放性手術的生存結果相似。POLE突變或MSI-H的患者采用MIS的預后較好，TP53突變的預后較差（p＜0.001）；POLE突變型患者推薦MIS^[23]。

韓國延世大學的研究者，對57例進行保育治療的小于45歲的FIGO IA/IB期EC患者的活檢標本進行了分子分型，所有患者一線接受孕激素治療。研究僅納入兩例POLE致病突變患者。雖然這兩例患者均因復發(fā)或進展接受了子宮切除，但研究者也承認入組的POLE突變患者人數(shù)少，無法評價該亞型患者對激素治療的應答^[24]。飛朔生物與合作伙伴評估了分子分型與子宮內(nèi)膜樣癌（EEC）或子宮內(nèi)膜非典型增生/子宮內(nèi)膜上皮內(nèi)瘤變（EAH/EIN）女性的治療應答之間的關系。研究提示在進行孕激素治療之前，EEC和EAH/EIN活檢樣本的分子分型可能預測有進展風險的患者。POLE突變型和無特異分子（NSMP）型的預后優(yōu)于MSI-H/dMMR型和p53異常型^[25]。

此外，聚合酶校正相關息肉綜合征（PPAP）是一種與結直腸癌、子宮內(nèi)膜癌相關的遺傳綜合征，由POLE和POLD1基因胚系突變引起，人群發(fā)生率為0.1%-0.4%^[9][26]。NCCN指南將POLE/POLD1納入了多基因檢測的范圍之內(nèi)，并對胚系突變攜帶者的結腸癌風險管理進行了推薦^[26]。

 POLE/POLD1的檢測方法

目前尚無可識別POLE/POLD1突變的免疫組化標志物，需依賴基因檢測結果。根據(jù)現(xiàn)有研究成果，POLE基因存在一些熱點突變，P286R和V411L是最常見的致病突變，根據(jù)飛朔生物參與的研究結果，二者的突變頻率合計為85%^[4]。21年的專家共識里提到P286、V411L、S297F、A456P、S459F這5個熱點突變覆蓋95.3%的已知POLE基因致病位點^[9]。但時至今日，OncoKB數(shù)據(jù)庫里已經(jīng)收錄了40多種POLE基因致病或疑似致病突變^[14]。

一項對POLE突變的致病性進行系統(tǒng)評估的研究中，研究人員分析了TCGA研究中具有POLE體細胞突變的82個EC數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)已知POLE EDM致病突變存在以下特異性的基因組改變：（1）C>A顛換>20%，（2）T>G顛換>4%，（3）C>G 顛換<0.6%，（4）indels <5%，（5）TMB>100個突變/Mb。研究者開發(fā)了一個POLE致病性評分系統(tǒng)，以上基因組特征每項1分，在TCGA或COSMIC EC數(shù)據(jù)庫中反復出現(xiàn)加1分。研究人員采用4分作為臨界值，≥4分的腫瘤除攜帶5個熱點突變外，還攜帶有其他6個非熱點的POLE EDM突變。 在對3361位EC患者的隊列匯總分析中，研究者發(fā)現(xiàn)具有通過評分系統(tǒng)判斷為可能致病突變的患者，5年的RFS為92.3%，與之前報道的POLE超突變亞型預后相似，表明這部分患者應歸類到POLE超突變型中^[27]。

POLE評分系統(tǒng)^[27]

 飛朔生物與合作伙伴，通過EC分子分型和腫瘤全基因檢測，在中國EC患者中檢出POLE基因核酸外切酶結構域新發(fā)的T278K突變，根據(jù)POLE突變評分系統(tǒng)，判定為致病突變，該患者被歸類到POLE突變型。免疫組織化學顯示患者MSH6蛋白缺失，但MSI檢測結果為MSS，推測MSH6蛋白表達缺失是由于MSH6基因的2個無義突變導致蛋白截短引起的，可能是POLE T278K突變驅(qū)動的繼發(fā)事件^[28]。

如果僅檢測POLE熱點突變，患者可能因MSH6缺失而被誤分類為dMMR型^[28]

 雖然POLE評分系統(tǒng)目前僅供參考，但不可否認的是，隨著研究的不斷深入，有很多突變的致病性分級會發(fā)生變化。如果現(xiàn)在僅檢測熱點突變，遺漏了重要的信息，將來無法回溯和修正。專家共識也推薦在條件允許的情況下，采用高通量測序（NGS）的方法，檢測POLE基因9~14號外顯子區(qū)域的致病突變^[9]。

目前尚無指南共識對POLD1基因的檢測做出明確要求，文獻中已報道過的POLD1基因突變包括S478N、L606M、D402N等^[2][20]，OncoKB數(shù)據(jù)庫里收錄了9種POLD1基因致病或疑似致病突變^[14]。NCCN結腸癌指南也指出POLD1基因的EDM具有臨床意義，可以采用NGS法進行檢測^[10]。

總結

在EC分子分型中，POLE基因致病突變檢測是最為重要的一環(huán)，提示治療的降級?，F(xiàn)有分子分型并不完美，隨著技術的發(fā)展，研究者們開始關注更多輔助分型基因。POLD1突變的腫瘤特征、分子機制、臨床意義和檢測方法與POLE有相似之處，可以采用NGS法對POLE/POLD1進行共檢。飛朔生物的子宮內(nèi)膜癌分子分型已升級為27基因+MSI版本。飛朔生物致力于為腫瘤個體化精準醫(yī)學檢測提供最具創(chuàng)新性的產(chǎn)品和服務，并持續(xù)更新現(xiàn)有產(chǎn)品。

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