癌症“新武器”PARP抑制剂&HRR/HRD检测

　　癌症是威胁全球人类生命健康的重大疾病之一，其治疗现状依然严峻。对于晚期癌症患者来说，手术及放化疗都存在很大的局限性，因此科学研究者们将目光投向了分子靶向治疗。PARP抑制剂就是一种新型分子靶向治疗药物，其全称是聚腺苷二磷酸核糖聚合酶抑制剂，其机制是能抑制肿瘤细胞DNA损伤的修复，通俗来说就是从基因层面导致肿瘤细胞的死亡，达到杀灭肿瘤细胞的目的。
 
　　什么是PARP抑制剂？
　　PARP，是一种关键的DNA修复酶，它在DNA单链和双链修复中都有用武之地。PARP主要作用于DNA的单链损伤修复，但是当双链断裂修复过程中的BRCA1、BRCA2和PALB2等蛋白所在的DNA同源重组修复（HRR）通路失效时，PARP就变成了备胎，它能接替同源重组修复（HRR）工作继续进行DNA修复。
　　PARP抑制剂——顾名思义，就是抑制PARP的功能的药剂。肿瘤细胞依赖DNA单链修复（如：PARP）和DNA双链修复（如：同源重组修复HRR）等途径来保证其细胞基因组的稳定。若同源重组修复功能缺陷，在此基础上使用PARP抑制剂，就能通过合成致死效应引起肿瘤细胞的死亡。

　　
　　图：PARP抑制剂合成致死机制

 
　　PARP抑制剂获益确认
　　虽然现在获批的各类PARP抑制剂适应症都略有不同，但已经上市和正在进行临床试验的PARP抑制剂采用的伴随诊断往往集中在以下4个分层（见下图），其获益人群已经从 BRCA1/2 检测扩展到了 HRR以及HRD检测来确认。生物检测标志物Biomarker的扩展带来了更多的获益人群。
　　
 
　　什么是HRR/HRD？
　　HRR是同源重组修复通路及其上下游中对DNA双链断裂修复起到重要作用的一组基因，除了最著名的BRCA1/2, 目前公认的基因还有ATM, BARD1, BRIP1, CDK12, CHEK1, CHEK2, FANCL, PALB2, RAD51B, RAD51C, RAD51D and RAD54L等。
　　HRR检测顾名思义就是检测HRR同源重组修复通路的相关基因。
　　HRD，即同源重组缺陷(Homologous Recombination Deficie)指的是当DNA出现双链断裂时，细胞失去了通过同源重组方式对断裂进行修复的能力。除了HRR基因突变，其他已知或者未知的原因（如BRCA1启动子甲基化）也会导致HRD。
　　而HRD检测，顾名思义就是同源重组缺陷检测，是对同源重组功能进行评估的一种检测。在狭义上，HRD检测特指HRD score检测，是一种通过评估基因组损伤的模式（基因组不稳定性）来判断HRD的状态的检测，它是一种评分检测技术。
　　广义上，检测任何一种能造成同源重组缺陷的标志物（基因/蛋白），都能被称作HRD检测。众所周知，同源重组缺陷，经由同源重组修复基因（HRR）功能丧失引起，包括BRCA1、BRCA2、RAD51、RAD51C，RAD51D和PALB2等，所以HRR基因检测，也是一种广义上的HRD检测。

　　从检测对象的时空顺序来看，HRR检测意在“因”，HRD score检测旨在“果”。通过HRR/HRD检测结果判断患者是否对PARP抑制剂是否获益。
 
　　HRD score检测技术
　　HRR检测即是一种“因”的检测。但是现在国内外对同源重组基因（HRR）的定义均不明确，HRR基因的准确个数是多少，每一个基因的贡献权重是多少，目前还不清楚。另外，能造成同源重组修复功能缺陷的，除了HRR还有很多其他因素，比如HRR基因的甲基化、或一些其他的未知原因，一一检测难度大、或不可测。所以HRR检测，并不能将同源重组缺陷患者“一网打尽”。
　　为了尽可能的找出所有的HRD患者，临床工作者另辟蹊径，从HRD的“果”入手寻找到了一种检测方法——HRD score检测。其原理是：无法正确修复的DNA损伤同样会在整个基因组层面留下“瘢痕”。通过检测基因组层面留下的痕迹，便可以评估修复缺陷的程度。
　　HRD score检测的实质是检测在基因组层面检测同源重组修复缺陷留下的“疤痕”(GS)的多少，主流的技术流派将疤痕具体定义为三种：杂合性缺失（LOH），端粒等位不平衡（TAI），及大片段移位（LST）。

　　
　　图：三类基因组瘢痕构成HRD评估体系

　　（Myriad Genetics）

　　Myriad的myChoice HRD便是以这三个“疤痕”制定了HRD score评估方法。在该评估方法下，当HRD score超过42分或患者胚系或组织BRCA基因突变阳性时，即判定为HRD阳性。

　　
　　图：HRD状态评价体系

　　华测艾普的HRD score检测是基于高通量测序平台，对BRCA1/2 基因的外显子区和 splicing 区以及 2 万余个 SNP 位点进行深度测序，通过基因组杂合性缺失（Loss of heterozyosis, LOH）、端粒等位基因不平衡 （Telomeric-allelic imbalance, TAI）及大片段转换（Large-scale state transitions, LST）三个基 因组不稳定性指标来计算 HRD 评分，以及结合 BRCA1/2 基因变异情况，综合评估肿瘤患者 PARP 抑制剂疗效。并且检测对样本收集、样本接收、病理评估、样本检测、数据分析、药物注释、报告解读 以及报告发放等八个流程共30 余个环节进行全程质量控制。

　　基金检测hrd扩展知识点

　　基因组瘢痕（GS）
　　当同时发生双链损伤及同源重组修复缺陷（homologous recombination deficiency, HRD），细胞将启动非高保真的修复方式进行双链损伤修复，如非同源末端连接（Non-homologous End Joining，NHEJ）及微同源末端连接（MMEJ， Microhomology-mediated end joining）等。这将导致基因出现插入/缺失等错误，从而导致基因组范围上的高度不稳定性，也就是“基因组瘢痕”（Genomic Scar, GS）。所以，因HRD导致的基因组不稳定的现象称为“基因组瘢痕”现象(Genomic Scar，GS)。

　　HRR、HRD、GS之间的关系

　　
　　基因DNA损伤及修复方式

　　细胞DNA损伤可分为DNA单链断裂（single stand break, SSB）和DNA双链断裂（double strand break，DSB）。其中SSB主要依赖于腺苷二磷酸核糖聚合酶（poly ADP-ribose polymerase，PARP）进行核苷酸切除修复（NER）、碱基切除修复（BER）和错配修复（MMR）进行修复；DSB则通过同源重组修复（homologous recombination repair，HRR），非同源末端连接（Non-homologous End Joining，NHEJ）及微同源末端连接（MMEJ， Microhomology-mediated end joining）通路进行修复。

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