不同形式的DNA損傷會(huì)引起這個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的不同分支的反應(yīng)。在DNA損傷后，受體蛋白結(jié)合細(xì)胞周期檢查點(diǎn)和DNA損傷檢查點(diǎn)激酶并向其發(fā)出信號(hào)。誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯并啟動(dòng)適當(dāng)?shù)腄NA損傷修復(fù)（DNA Damage Repair, DDR）通路來(lái)處理特定類(lèi)型的損傷。如果修復(fù)成功，細(xì)胞恢復(fù)復(fù)制；否則，就會(huì)觸發(fā)細(xì)胞程序性死亡或衰老機(jī)制。如果DNA修復(fù)機(jī)制異常，基因組就會(huì)不穩(wěn)定，這是癌變的標(biāo)志之一。

單鏈斷裂（SSB）是DNA損傷最常見(jiàn)的形式，但雙鏈斷裂（DSB）對(duì)細(xì)胞的危害更大。目前，大多數(shù)DDR靶向療法針對(duì)的是DSB相關(guān)的信號(hào)傳導(dǎo)和修復(fù)機(jī)制，抑制DSB修復(fù)的細(xì)胞周期檢查點(diǎn)，從而增加DSB發(fā)生頻率（圖 1）。由于DSB中的同源重組（HR）修復(fù)過(guò)程保真度較高，如果該通路受到影響，則基因組的不穩(wěn)定性會(huì)顯著增加。隨著針對(duì)不同DDR通路特異有效的分子靶向藥物（DDR抑制劑）的快速發(fā)展（圖 1），抗癌治療已經(jīng)進(jìn)入新篇章。目前PARP抑制劑已經(jīng)應(yīng)用于臨床，但用于評(píng)估其他DDR抑制劑療效的生物標(biāo)志物和臨床檢測(cè)方法的開(kāi)發(fā)卻顯得滯后。

具體來(lái)說(shuō)， DDR途徑又可細(xì)分為8大核心通路及關(guān)聯(lián)通路（圖2）：

圖2.DDR核心通路與關(guān)聯(lián)通路

一種DNA修復(fù)障礙，涉及多種途徑，并且對(duì)常見(jiàn)癌癥廣泛發(fā)揮作用，包括乳腺癌、卵巢癌和頭頸癌。

HRR通過(guò)修復(fù)DSB、間隙和重啟停滯的復(fù)制叉來(lái)維持基因組的穩(wěn)定性。這是一種相對(duì)緩慢精確的修復(fù)機(jī)制，它依賴(lài)于基因組中的同源序列作為模板來(lái)修復(fù)受損的DNA片段。主要發(fā)生在細(xì)胞周期的S和G2期。

真核生物細(xì)胞在不依賴(lài)DNA同源性的情況下，為避免因DNA或染色體斷裂而造成的DNA降解或?qū)?xì)胞活力的影響，強(qiáng)行將兩個(gè)DNA斷片連接在一起的特殊的DNA修復(fù)機(jī)制。相比之下，NHEJ是一個(gè)快速但更容易出錯(cuò)的過(guò)程，過(guò)度使用可導(dǎo)致基因重排、缺失和突變，這些均可導(dǎo)致細(xì)胞更易受到DSB的傷害。

BER負(fù)責(zé)對(duì)基因組保真度和穩(wěn)定性具有重大威脅的，較小但高度誘變的DNA損傷進(jìn)行修復(fù)。這些DNA損傷可由電離輻射以及氧化、甲基化、脫氨基等代謝活動(dòng)或DNA堿基對(duì)的自發(fā)丟失所產(chǎn)生的內(nèi)源性誘變引起。BER通路由11種識(shí)別受損堿基的DNA糖苷酶之一啟動(dòng)。堿基切除后，通過(guò)單個(gè)堿基或多個(gè)堿基填充暴露的間隙。

直接修復(fù)是最簡(jiǎn)單的DNA修復(fù)形式，因?yàn)樗饕蕾?lài)于單個(gè)蛋白的活性，且無(wú)需進(jìn)行核苷酸去除、重新合成或結(jié)扎。三種常見(jiàn)的病變類(lèi)型是O 6-甲基鳥(niǎo)嘌呤、1-甲基腺嘌呤和 3-甲基胞嘧啶。

MMR在修正復(fù)制錯(cuò)誤中起著至關(guān)重要的作用。它糾正了由5-甲基胞嘧啶的自發(fā)脫氨基作用和基因重組后形成的異源雙鏈核酸分子所產(chǎn)生的錯(cuò)誤配對(duì)。該通路的缺陷會(huì)導(dǎo)致一種“突變體”細(xì)胞表型，其特征是突變頻率升高和微衛(wèi)星不穩(wěn)定性（MSI）增加。幾種人類(lèi)MMR基因的突變導(dǎo)致對(duì)遺傳性非息肉病性結(jié)直腸癌（HNPCC）的易感性，以及多種表現(xiàn)為MSI的散發(fā)性腫瘤。

NER是一個(gè)復(fù)雜的多步驟過(guò)程，涉及30多種蛋白組成的大網(wǎng)絡(luò)，它是最靈活的機(jī)制。首先識(shí)別受損堿基，然后解開(kāi)DNA雙鏈，并通過(guò)切除修復(fù)復(fù)合物去除受損堿基，最后進(jìn)行填充和結(jié)扎。最顯著的損傷底物是UV光誘導(dǎo)的嘧啶二聚體，其次是大體積化學(xué)加合物、DNA鏈間交聯(lián)和某些形式的氧化損傷。這些損傷會(huì)導(dǎo)致DNA雙鏈螺旋扭曲和化學(xué)改變，且兩者都是NER識(shí)別的標(biāo)志性特征。

如果受損的 DNA 堿基或復(fù)合物在復(fù)制開(kāi)始之前沒(méi)有修復(fù)，它們可能會(huì)停止復(fù)制叉，導(dǎo)致遺傳不穩(wěn)定。TLS 會(huì)招募專(zhuān)門(mén)的DNA 聚合酶來(lái)到這些位點(diǎn)合成 DNA。

關(guān)聯(lián)通路有染色質(zhì)重構(gòu)、端粒維持、檢查點(diǎn)因素、泛素反應(yīng)、p53通路和染色體分離等。

分析TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)，不同癌種中普遍存在DDR基因的突變。如子宮內(nèi)膜癌（UCEC）、結(jié)腸腺癌（COAD）和直腸腺癌（READ）中有較高頻率的基因突變；而卵巢癌（OV）、肉瘤（SARC）和食道癌（ESCA）具有大量的基因拷貝數(shù)變異（圖3）。而在具體的研究中，DDR通路基因變異也是廣泛存在。

一項(xiàng)針對(duì)266名非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）患者的研究，其中 132 名患者（49.6%）的腫瘤被定義為 DDR 陽(yáng)性，其余 134 名（50.4%）被定義為 DDR 陰性（圖 4）?？傮w而言，在 132 例 DDR 陽(yáng)性病例中發(fā)現(xiàn)了 201個(gè)DDR基因的有害突變。其中，143個(gè)（71.1%） 是錯(cuò)義突變，其余的是無(wú)義突變、剪接位點(diǎn)和移碼突變。在 DDR 陽(yáng)性 NSCLC 中，最常見(jiàn)的DDR突變基因是ATM（9.4%）、ATR（4.8%）、BRCA2（4.1%）、POLQ（3.7%）和RAD50（3.0%）。

在乳腺癌中也有DDR基因變異的相關(guān)報(bào)道（圖5）。約10%的病例與BRCA1或BRCA2的胚系缺陷有關(guān)。對(duì)不同亞型，DDR基因的突變情況不同：HER2陰性乳腺癌中，胚系BRCA突變與較早的診斷年齡和家族史有關(guān)，另外還發(fā)現(xiàn)了其他DDR基因的突變。在激素受體陽(yáng)性HER2陰性的轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者中，有4%的病例中發(fā)現(xiàn)了BRCA1、BRCA2 或 ATM 的體細(xì)胞突變。CDK12基因在10%以上的浸潤(rùn)性乳腺癌樣本中發(fā)生擴(kuò)增或突變。關(guān)于三陰性乳腺癌（TNBC），一項(xiàng)詳細(xì)的調(diào)查分析了56個(gè)DDR基因，發(fā)現(xiàn)了其中的異質(zhì)性，包括BRCA、非BRCA、HR和非HR基因的突變。

一項(xiàng)針對(duì)原發(fā)性肝癌（PLC）的研究顯示，357例患者中有92例（25.8%）存在至少1個(gè)DDR基因突變，其中肝細(xì)胞癌（HCC）患者49例，肝內(nèi)膽管癌（ICC）患者37例，混合型癌（H-ChC）患者6例。最常見(jiàn)的突變類(lèi)型是替換/插入缺失（54.24%），其次是截?cái)啵?6.44%，圖6）。最常突變的DDR基因是ATM （5%）。對(duì)于不同病理亞型，DDR突變的頻率和分布各不相同。共有6.07%的HCC患者有ATM突變，而ICC患者具有高BRCA1/2突變（9.02%）。ATR、APEX1和MUTYH 的突變僅在HCC患者中發(fā)現(xiàn)。POLE和POLD1突變可導(dǎo)致遺傳不穩(wěn)定和癌癥突變積累。在DDR基因的六個(gè)功能類(lèi)別中，CPF的突變?cè)贖CC中富集，而HRR的突變?cè)贗CC中更常見(jiàn)。

圖6.不同亞型肝癌中DDR基因突變情況

 最近的研究表明，一部分結(jié)直腸癌（CRC）的特征在于胚系或體系DDR基因的缺陷（圖7）。 據(jù)報(bào)道，CRC中體系DDR缺陷的發(fā)病率在 10%到30%之間。同時(shí)，有研究顯示DDR與結(jié)直腸肝轉(zhuǎn)移和腦轉(zhuǎn)移也有關(guān)系。

圖7.結(jié)直腸癌中涉及的DDR通路

在結(jié)直腸癌中（CRC），MMR通路胚系變異導(dǎo)致的Lynch綜合征患者使結(jié)直腸癌的發(fā)病年齡早于一般風(fēng)險(xiǎn)人群，因此，接受腸鏡篩查的初次年齡需提前至20到25歲，確診Lynch綜合征，能夠指導(dǎo)患者家屬接受Lynch綜合征相關(guān)腫瘤的篩查，降低發(fā)病率和死亡率。同時(shí)，BRAC1病理性胚系變異是CRC的高危因素，并且BRCA1/2突變與早發(fā)型CRC相關(guān)。

尿路上皮癌患者的胚系變異常發(fā)生于DDR通路中，尤其是BRCA2及MSH2基因。且BRCA2及MSH2胚系變異攜帶者患尿路上皮癌風(fēng)險(xiǎn)增加。DDR基因胚系突變可以指導(dǎo)腫瘤患者的治療及其家系癌癥篩查，也可以作為靶向/免疫治療的潛在分子標(biāo)志物。傳統(tǒng)的遺傳綜合征的篩查標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)遺漏部分胚系變異攜帶患者。擴(kuò)大胚系篩查范圍是具有潛在價(jià)值的，尤其是對(duì)于發(fā)病年齡較低的患者以及上尿路上皮癌患者。

圖8.尿路上皮癌中的胚系變異圖

表10  尿路上皮癌中DDR基因胚系突變情況

綜述分析，DDR基因胚系突變頻率在全部前列腺癌（PC）患者中為18.6%，mPC為11.6%，mCRPC為8.3%。在家族性前列腺癌中，中位DDR胚系突變頻率為12.1%，BRCA2基因突變頻率為3.7%。

當(dāng)DDR基因發(fā)生致病突變會(huì)導(dǎo)致肝內(nèi)膽管癌（ICC）易感性。同時(shí)，針對(duì)于原發(fā)性肝癌（PLC）患者，DDR基因胚系有害性突變和家族史可作為未來(lái)患病風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)因子。

圖9.三個(gè)具有DDR基因胚系有害突變的原發(fā)性肝癌家系圖

在結(jié)直腸癌的回顧性研究表明ATM多態(tài)性與晚期化療方案的生存獲益顯著相關(guān)，并且ATM突變患者預(yù)后更好。

在晚期前列腺癌研究中，基于血液中ctDNA的靶向測(cè)序，發(fā)現(xiàn)DDR基因和其伴隨的驅(qū)動(dòng)基因突變可以更好地預(yù)測(cè)患者的預(yù)后。其中BRCA2、ATM和CDK12是ctDNA中突變頻率最高的DDR基因，在15％的可評(píng)估病例中均存在突變。轉(zhuǎn)移進(jìn)展前即出現(xiàn)DDR突變，在94％的連續(xù)ctDNA樣品中以及原發(fā)組織中重新檢測(cè)到DDR基因突變。BRCA2和CDK12的缺失與不良的臨床預(yù)后相關(guān)。

一項(xiàng)針對(duì) 854 例接受手術(shù)的散發(fā)性胰腺導(dǎo)管腺癌（PDAC）患者的研究利用 NGS（二代測(cè)序技術(shù)）分析了患者胚系DDR變異情況，并鑒定了22個(gè)DDR基因胚系變異。變異分為致病突變、良性突變及意義未明突變（VUS）。研究最終納入 122 例含有一個(gè)或多個(gè)胚系 DDR 基因變異的患者（其中 19 例為致病變異，103 例為 VUS 變異）和 375 例DDR基因突變野生型的患者做進(jìn)一步的生存預(yù)后分析，隨訪時(shí)間為 20.2 個(gè)月。發(fā)現(xiàn)胚系 DDR 基因變異是評(píng)估散發(fā)性 PDAC 患者預(yù)后的重要因素之一。與無(wú) DDR 基因變異的患者相比，存在 DDR 基因變異患者的 DFS 與 OS 有明顯的改善。

還是這項(xiàng)針對(duì)胰腺導(dǎo)管腺癌（PDAC）研究，更重要的發(fā)現(xiàn)是，對(duì)于存在DDR基因變異的PDAC患者，接受輔助化療能夠明顯延長(zhǎng)患者的DFS和OS，提高患者的生存獲益。

圖13.具有害突變DDR基因胚系突變的胰腺導(dǎo)管腺癌患者輔組化療的生存圖

既往研究表明，DDR基因在尿路上皮癌、乳腺癌、卵巢癌中的能夠有效預(yù)測(cè)鉑類(lèi)化療療效,廣州中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院開(kāi)展的一項(xiàng)DDR基因預(yù)測(cè)晚期NSCLC患者接受含鉑化療療效的回顧性隊(duì)列研究顯示與DDR WT的患者相比，DDR MUT的NSCLC患者接受含鉑化療，具有更長(zhǎng)的中mPFS、更高的ORR和DCR，DDR突變可能是NSCLC患者接受鉑類(lèi)化療療效的預(yù)測(cè)生物標(biāo)志物。這有助于我們篩選出最有可能從鉑類(lèi)化療獲益的NSCLC患者。

目前美國(guó)FDA批準(zhǔn)3種PARP抑制劑、中國(guó)NMPA批準(zhǔn)2種PARP抑制劑應(yīng)用于臨床，其適應(yīng)證見(jiàn)下表

表11  PARP抑制劑在美國(guó)FDA或中國(guó)NMPA獲批適應(yīng)證

BRCA基因突變是首選的PARPi敏感生物標(biāo)志物已經(jīng)毋庸置疑，其他HRR基因，如RAD51、ATM、PALB2、MRE11等損傷或缺失也會(huì)導(dǎo)致HRD，因此HRD作為PARPi敏感的生物標(biāo)志物已應(yīng)用于臨床。除了卵巢癌外，在乳腺癌、前列腺癌和胃腸道腫瘤等癌癥中，PARP抑制劑治療多種晚期癌癥患者的 I/II/III 期試驗(yàn)已經(jīng)顯示出了不錯(cuò)的抗腫瘤反應(yīng)。

表12  正在進(jìn)行的PARP抑制劑III期臨床試驗(yàn)

表13  PARP抑制劑的非注冊(cè)和聯(lián)合治療臨床試驗(yàn)

晚期結(jié)直腸癌（Colorectal Cancer, CRC）患者的生存率較早期患者低。免疫檢查點(diǎn)抑制劑（ICI）可改善患者生存情況。尤其對(duì)于中國(guó)CRC患者，DDR 基因突變擴(kuò)大了 ICI 治療的受益范圍，尤其是MSS/DDR-Mut CRCs。MSS組中DDR突變患者的占比約為11%。研究結(jié)果提示，DDR基因突變可作為CRC患者接受ICI治療的預(yù)后生物標(biāo)志物，作為T(mén)MB的補(bǔ)充生物標(biāo)志物，尤其是在篩選MSS型CRCs潛在的ICI獲益人群有著深遠(yuǎn)的潛在價(jià)值。

圖15.具有DDR基因突變的晚期結(jié)直腸癌患者免疫治療的生存圖

在非小細(xì)胞肺癌中（NSCLC），DDR基因十分常見(jiàn)。伴有DDR有害突變患者TMB值顯著增加，可獨(dú)立預(yù)測(cè)免疫檢查點(diǎn)抑制劑的療效和生存獲益。

來(lái)自中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院分子腫瘤學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究表明：DDR通路可以指導(dǎo)免疫治療。具體來(lái)說(shuō)DDR通路中的基因共突變是TMB評(píng)估的較優(yōu)替代；co-mut+與免疫調(diào)節(jié)因子的mRNA表達(dá)具有相關(guān)性；co-mut+狀態(tài)可預(yù)測(cè)ICB治療的臨床獲益；在PD-L1表達(dá)<50% 或TMB-L患者中，DDR co-mut+患者仍能從抗PD-1的治療中獲益。

圖17.具有DDR基因突變的實(shí)體瘤患者免疫治療的生存圖

注：同源重組修復(fù)和錯(cuò)配修復(fù) （HRR-MMR） 或 同源重組修復(fù)和堿基切除修復(fù) （HRR-BER）定義為 co-mut +

由于DDR系統(tǒng)涉及8條核心通路的眾多基因（上百個(gè)），其與臨床的結(jié)合方式也是多種多樣，究竟哪種結(jié)合方式才能擦出不一樣的火花，形成燎原之勢(shì)。

有通過(guò)少數(shù)幾個(gè)DDR基因（3-12個(gè)）的突變情況進(jìn)行研究的，也有通過(guò)發(fā)生DDR基因突變數(shù)目進(jìn)行研究的。

隨著基因數(shù)目的增加，也有將變異分類(lèi)的：致病突變、良性突變及意義未明突變（VUS）。用致病突變和野生型進(jìn)行比較的。

當(dāng)然也有按照突變類(lèi)型這樣分類(lèi)的：DDR陽(yáng)性定義為無(wú)義突變，移碼突變，剪接突變，錯(cuò)義突變（COSMIC評(píng)估為致病性、Clinvar評(píng)估為致病性、Polyphen-2評(píng)分≥0.95）；DDR陰性定義為DDR可能有害、DDR良性、DDR陰性。

如上文介紹的，DDR又可細(xì)分為八大核心通路，F(xiàn)A、HRR、NHEJ、BER、DR、MMR、NER和TLS。所以也有按通路進(jìn)行研究的，不同DDR通路之間存在潛在相互作用，如具有HRR-BER或HRR-MMR基因共突變的患者比其他DDR通路共突變的患者顯示出更高的TMB和NAL（新抗原負(fù)荷）。

除了單純的DDR通路基因進(jìn)行分析的還有綜合其他指標(biāo)，如TMB、MSI和其他臨床特征等進(jìn)行的多元分析或者直接構(gòu)建DDR評(píng)分模型。

相信隨著研究的深入，其與臨床的結(jié)合方式會(huì)越來(lái)越精細(xì)（復(fù)雜），但不管采取哪種結(jié)合方式，首先肯定要測(cè)得全，其次測(cè)得準(zhǔn)，最重要的是分析的透。求臻醫(yī)學(xué)的ChosenOne^?599含有101個(gè)DDR核心通路相關(guān)基因，盡可能的實(shí)現(xiàn)一網(wǎng)打盡。