不同形式的DNA損傷會引起這個復雜系統(tǒng)的不同分支的反應。在DNA損傷后，受體蛋白結合細胞周期檢查點和DNA損傷檢查點激酶并向其發(fā)出信號。誘導細胞周期阻滯并啟動適當?shù)腄NA損傷修復（DNA Damage Repair, DDR）通路來處理特定類型的損傷。如果修復成功，細胞恢復復制；否則，就會觸發(fā)細胞程序性死亡或衰老機制。如果DNA修復機制異常，基因組就會不穩(wěn)定，這是癌變的標志之一。

單鏈斷裂（SSB）是DNA損傷最常見的形式，但雙鏈斷裂（DSB）對細胞的危害更大。目前，大多數(shù)DDR靶向療法針對的是DSB相關的信號傳導和修復機制，抑制DSB修復的細胞周期檢查點，從而增加DSB發(fā)生頻率（圖 1）。由于DSB中的同源重組（HR）修復過程保真度較高，如果該通路受到影響，則基因組的不穩(wěn)定性會顯著增加。隨著針對不同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)進入新篇章。目前PARP抑制劑已經(jīng)應用于臨床，但用于評估其他DDR抑制劑療效的生物標志物和臨床檢測方法的開發(fā)卻顯得滯后。

具體來說， DDR途徑又可細分為8大核心通路及關聯(lián)通路（圖2）：

圖2.DDR核心通路與關聯(lián)通路

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

HRR通過修復DSB、間隙和重啟停滯的復制叉來維持基因組的穩(wěn)定性。這是一種相對緩慢精確的修復機制，它依賴于基因組中的同源序列作為模板來修復受損的DNA片段。主要發(fā)生在細胞周期的S和G2期。

真核生物細胞在不依賴DNA同源性的情況下，為避免因DNA或染色體斷裂而造成的DNA降解或對細胞活力的影響，強行將兩個DNA斷片連接在一起的特殊的DNA修復機制。相比之下，NHEJ是一個快速但更容易出錯的過程，過度使用可導致基因重排、缺失和突變，這些均可導致細胞更易受到DSB的傷害。

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

直接修復是最簡單的DNA修復形式，因為它主要依賴于單個蛋白的活性，且無需進行核苷酸去除、重新合成或結扎。三種常見的病變類型是O 6-甲基鳥嘌呤、1-甲基腺嘌呤和 3-甲基胞嘧啶。

MMR在修正復制錯誤中起著至關重要的作用。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)生的錯誤配對。該通路的缺陷會導致一種“突變體”細胞表型，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MMR基因的突變導致對遺傳性非息肉病性結直腸癌（HNPCC）的易感性，以及多種表現(xiàn)為MSI的散發(fā)性腫瘤。

NER是一個復雜的多步驟過程，涉及30多種蛋白組成的大網(wǎng)絡，它是最靈活的機制。首先識別受損堿基，然后解開DNA雙鏈，并通過切除修復復合物去除受損堿基，最后進行填充和結扎。最顯著的損傷底物是UV光誘導的嘧啶二聚體，其次是大體積化學加合物、DNA鏈間交聯(lián)和某些形式的氧化損傷。這些損傷會導致DNA雙鏈螺旋扭曲和化學改變，且兩者都是NER識別的標志性特征。

如果受損的 DNA 堿基或復合物在復制開始之前沒有修復，它們可能會停止復制叉，導致遺傳不穩(wěn)定。TLS 會招募專門的DNA 聚合酶來到這些位點合成 DNA。

關聯(lián)通路有染色質重構、端粒維持、檢查點因素、泛素反應、p53通路和染色體分離等。

分析TCGA數(shù)據(jù)庫，不同癌種中普遍存在DDR基因的突變。如子宮內膜癌（UCEC）、結腸腺癌（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。

一項針對266名非小細胞肺癌（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 陽性病例中發(fā)現(xiàn)了 201個DDR基因的有害突變。其中，143個（71.1%） 是錯義突變，其余的是無義突變、剪接位點和移碼突變。在 DDR 陽性 NSCLC 中，最常見的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基因變異的相關報道（圖5）。約10%的病例與BRCA1或BRCA2的胚系缺陷有關。對不同亞型，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，另外還發(fā)現(xiàn)了其他DDR基因的突變。在激素受體陽性HER2陰性的轉移性乳腺癌患者中，有4%的病例中發(fā)現(xiàn)了BRCA1、BRCA2 或 ATM 的體細胞突變。CDK12基因在10%以上的浸潤性乳腺癌樣本中發(fā)生擴增或突變。關于三陰性乳腺癌（TNBC），一項詳細的調查分析了56個DDR基因，發(fā)現(xiàn)了其中的異質性，包括BRCA、非BRCA、HR和非HR基因的突變。

一項針對原發(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DDR基因突變，其中肝細胞癌（HCC）患者49例，肝內膽管癌（ICC）患者37例，混合型癌（H-ChC）患者6例。最常見的突變類型是替換/插入缺失（54.24%），其次是截斷（36.44%，圖6）。最常突變的DDR基因是ATM （5%）。對于不同病理亞型，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突變可導致遺傳不穩(wěn)定和癌癥突變積累。在DDR基因的六個功能類別中，CPF的突變在HCC中富集，而HRR的突變在ICC中更常見。

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)報道，CRC中體系DDR缺陷的發(fā)病率在 10%到30%之間。同時，有研究顯示DDR與結直腸肝轉移和腦轉移也有關系。

圖7.結直腸癌中涉及的DDR通路

在結直腸癌中（CRC），MMR通路胚系變異導致的Lynch綜合征患者使結直腸癌的發(fā)病年齡早于一般風險人群，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，能夠指導患者家屬接受Lynch綜合征相關腫瘤的篩查，降低發(fā)病率和死亡率。同時，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。

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險增加。DDR基因胚系突變可以指導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志物。傳統(tǒng)的遺傳綜合征的篩查標準可能會遺漏部分胚系變異攜帶患者。擴大胚系篩查范圍是具有潛在價值的，尤其是對于發(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DDR基因發(fā)生致病突變會導致肝內膽管癌（ICC）易感性。同時，針對于原發(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患病風險預測因子。

圖9.三個具有DDR基因胚系有害突變的原發(fā)性肝癌家系圖

在結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，并且ATM突變患者預后更好。

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

一項針對 854 例接受手術的散發(fā)性胰腺導管腺癌（PDAC）患者的研究利用 NGS（二代測序技術）分析了患者胚系DDR變異情況，并鑒定了22個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 例含有一個或多個胚系 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一步的生存預后分析，隨訪時間為 20.2 個月。發(fā)現(xiàn)胚系 DDR 基因變異是評估散發(fā)性 PDAC 患者預后的重要因素之一。與無 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。

還是這項針對胰腺導管腺癌（PDAC）研究，更重要的發(fā)現(xiàn)是，對于存在DDR基因變異的PDAC患者，接受輔助化療能夠明顯延長患者的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測鉑類化療療效,廣州中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院開展的一項DDR基因預測晚期NSCLC患者接受含鉑化療療效的回顧性隊列研究顯示與DDR WT的患者相比，DDR MUT的NSCLC患者接受含鉑化療，具有更長的中mPFS、更高的ORR和DCR，DDR突變可能是NSCLC患者接受鉑類化療療效的預測生物標志物。這有助于我們篩選出最有可能從鉑類化療獲益的NSCLC患者。

目前美國FDA批準3種PARP抑制劑、中國NMPA批準2種PARP抑制劑應用于臨床，其適應證見下表

表11  PARP抑制劑在美國FDA或中國NMPA獲批適應證

BRCA基因突變是首選的PARPi敏感生物標志物已經(jīng)毋庸置疑，其他HRR基因，如RAD51、ATM、PALB2、MRE11等損傷或缺失也會導致HRD，因此HRD作為PARPi敏感的生物標志物已應用于臨床。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 期試驗已經(jīng)顯示出了不錯的抗腫瘤反應。

表12  正在進行的PARP抑制劑III期臨床試驗

表13  PARP抑制劑的非注冊和聯(lián)合治療臨床試驗

晚期結直腸癌（Colorectal Cancer, CRC）患者的生存率較早期患者低。免疫檢查點抑制劑（ICI）可改善患者生存情況。尤其對于中國CRC患者，DDR 基因突變擴大了 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%。研究結果提示，DDR基因突變可作為CRC患者接受ICI治療的預后生物標志物，作為TMB的補充生物標志物，尤其是在篩選MSS型CRCs潛在的ICI獲益人群有著深遠的潛在價值。

圖15.具有DDR基因突變的晚期結直腸癌患者免疫治療的生存圖

在非小細胞肺癌中（NSCLC），DDR基因十分常見。伴有DDR有害突變患者TMB值顯著增加，可獨立預測免疫檢查點抑制劑的療效和生存獲益。

來自中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)學院分子腫瘤學國家重點實驗室的研究表明：DDR通路可以指導免疫治療。具體來說DDR通路中的基因共突變是TMB評估的較優(yōu)替代；co-mut+與免疫調節(jié)因子的mRNA表達具有相關性；co-mut+狀態(tài)可預測ICB治療的臨床獲益；在PD-L1表達<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基因突變的實體瘤患者免疫治療的生存圖

注：同源重組修復和錯配修復 （HRR-MMR） 或 同源重組修復和堿基切除修復 （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），其與臨床的結合方式也是多種多樣，究竟哪種結合方式才能擦出不一樣的火花，形成燎原之勢。

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

隨著基因數(shù)目的增加，也有將變異分類的：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行比較的。

當然也有按照突變類型這樣分類的：DDR陽性定義為無義突變，移碼突變，剪接突變，錯義突變（COSMIC評估為致病性、Clinvar評估為致病性、Polyphen-2評分≥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（新抗原負荷）。

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

相信隨著研究的深入，其與臨床的結合方式會越來越精細（復雜），但不管采取哪種結合方式，首先肯定要測得全，其次測得準，最重要的是分析的透。求臻醫(yī)學的ChosenOne^?599含有101個DDR核心通路相關基因，盡可能的實現(xiàn)一網(wǎng)打盡。