《Communications Medicine》：Whole genome sequencing approach to assess homologous recombination deficiency in a pan-cancer cohort
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为解决同源重组缺陷（HRD）检测方法不统一、现有商业检测存在假阳性/假阴性结果的问题，研究人员开展了基于全基因组测序（WGS）的HRD评估研究。该研究在580对肿瘤/正常样本中构建了Isabl HRD分类器，发现HRD表型广泛存在于乳腺癌（21%）、胰腺胆道癌（20%）等多种癌症中，其中24%为BRCA1/2野生型。研究证实WGS能够更准确识别HRD表型，并与PARP抑制剂（PARPi）和铂类化疗（PBCT）的治疗反应具有更好相关性，为精准肿瘤治疗提供了更可靠的生物标志物检测方案。
在精准肿瘤治疗领域，同源重组缺陷（HRD）已成为一个至关重要的生物标志物。携带HRD的癌细胞其DNA损伤修复能力存在缺陷，这使得它们对PARP抑制剂（PARPi）和铂类化疗（PBCT）等治疗手段尤为敏感。然而，当前临床实践中HRD检测方法的标准化问题却构成了巨大挑战。不同的商业检测方法（如MyChoice? CDx和FoundationOne CDx）往往基于有限的基因组不稳定性特征（如LOH、LST、TAI），导致结果存在不一致性。更令人困扰的是，部分临床试验显示，一些被判定为HRD阳性的患者对PARPi治疗反应不佳，而某些HRD阴性的患者反而获益，这提示现有检测方法可能存在假阳性或假阴性的问题。这种不确定性直接影响了患者能否接受到最可能获益的治疗。为了突破这一瓶颈，由Majd Al Assaad、Kevin Hadi、Max F. Levine等作者领导的研究团队在《Communications Medicine》上发表了他们的最新成果，他们探索利用全基因组测序（WGS）这种能够全面扫描基因组特征的技术，以期更精准地定义泛癌种中的HRD状态，为临床决策提供更可靠的依据。
研究人员为开展此项研究，主要应用了以下几项关键技术方法：首先，他们构建了一个包含580对肿瘤/正常样本的泛癌队列（样本来源于Weill Cornell Medicine前瞻性与回顾性收集的组织，包括冷冻肿瘤样本、FFPE存档组织或恶性腹水），并进行了高深度（肿瘤中位深度90x，正常中位深度48x）的全基因组测序（WGS）。其次，他们开发并训练了一个基于随机森林算法的Isabl HRD分类器，该分类器整合了单核苷酸变异（SNV）上下文、插入/缺失（InDel）类型、结构变异（SV）特征以及LOH、LST、TAI评分等全面的HRD相关特征。最后，利用荧光原位杂交（FISH）和RNA测序等技术对WGS识别出的关键结构变异（如基因融合）进行了实验验证。
样本特征和HRD频率
研究团队对来自453名患者的580个肿瘤样本及其配对正常样本进行了WGS分析，涵盖了77种组织学类型。HRD分析在521个肿瘤纯度高于20%的样本中进行。结果显示，总计62个样本（涉及53名患者）被WGS鉴定为HRD阳性。HRD在不同癌种中的分布频率存在差异：乳腺癌最高（21%），其次为胰腺胆道癌（20%）、妇科癌症（17%）、前列腺癌（9%），上消化道（GI）癌症和其他癌症中HRD比例较低。这表明HRD表型并非局限于少数癌种。
HRD的突变景观
研究深入探讨了导致HRD的遗传学基础。在62个HRD样本中，76%携带BRCA1和/或BRCA2基因的改变（BRCA-mut-HRD），包括双等位基因致病性小突变、纯合缺失以及影响编码序列的结构变异（SV）伴杂合性缺失（LOH）。值得注意的是，有24%的HRD样本为BRCA1/2野生型（BRCAwt-HRD）。在这些BRCAwt-HRD病例中，部分携带了其他同源重组修复（HRR）通路基因（如FANCF, XRCC2, FANCC）的双等位基因致病突变，部分则携带了HRR通路基因（如RAD51B, PALB2, ATM等）的意义未明变异（VUS），还有部分病例未检测到任何HRR基因的明确突变。此外，研究还通过FISH和RNA测序验证了特定的致癌性结构变异，例如在前列腺神经内分泌癌中发现的BRCA2::TMPRSS2融合，以及在高级别浆液性卵巢癌（HGSOC）中发现的HIF1A::UIMC1融合。研究还发现，HRD肿瘤展现出独特的基因组特征富集，包括微同源介导的缺失（MH-dels）、COSMIC SBS3或SBS40突变标签、以及特定大小的SV缺失和重复。
HRD状态在多样本病例中的一致性
对54名拥有多个样本（共169个样本）的患者进行分析，发现绝大多数患者（85%）的所有样本HRD状态一致（均为阴性），13%的患者所有样本HRD状态一致（均为阳性）。仅有一名患者（2%）的不同样本间HRD状态存在差异，该患者同时患有卵巢和子宫内膜浆液性癌，分子和病理学分析证实这两个癌灶是独立起源的，解释了HRD状态的差异，同时也证明了WGS HRD分类器在不同肿瘤病灶中的分辨能力。
Isabl WGS HRD与其他检测方法的比较
研究回顾性比较了WGS HRD分类器与商业检测方法（MyChoice CDx和FoundationOne CDx）在部分妇科浆液性癌病例中的表现，并与患者的治疗反应（根据RECIST 1.1标准评估）进行了关联分析。发现存在不一致的情况：有3例被WGS判定为HRD阳性的病例，在商业检测中结果为阴性或不确定，但这3例患者均对PBCT和/或PARPi治疗显示出临床获益（如长期无进展生存）。相反，有4例被WGS判定为HRD阴性（HRP）的病例，在商业检测中为阳性或不确定，其中3例接受了PARPi治疗并在短期内出现疾病进展。这些结果表明，基于WGS的HRD评估可能比现有商业检测能更准确地预测对PARPi和PBCT的治疗反应。研究还将Isabl HRD分类器与另外两种WGS算法CHORD和HRDetect进行了比较，在非训练队列中显示出较高的一致性（与CHORD的Kappa值=0.79，与HRDetect的Kappa值=0.77），但也存在部分差异，提示不同算法侧重点可能不同。
讨论
本研究强调了在精准肿瘤学中准确评估HRD的重要性。与目前主要依赖基因突变检测或有限基因组瘢痕特征分析的临床方法相比，WGS能够全面捕捉包括结构变异在内的各种基因组改变和突变特征，从而更全面地评估HRD状态。研究证实HRD表型不仅由BRCA1/2致病突变引起，也与其他HRR基因的失活（包括结构变异和部分VUS）相关，甚至在部分BRCA1/2野生型病例中，HRD的分子机制仍有待进一步探索（如表观遗传改变）。研究还通过临床治疗反应数据初步验证了WGS HRD分类器在指导PARPi和PBCT治疗方面的潜在优势，可能有助于减少当前商业检测带来的假阴性和假阳性结果，使更多适合的患者能从靶向治疗中获益。尽管需要更大规模的临床研究来最终验证其预测疗效的准确性，但本研究为将WGS作为HRD临床诊断工具提供了强有力的依据，并有望未来应用于包含WGS终点的临床试验设计。
研究结论指出，基于全基因组测序的HRD评估方法在泛癌种队列中展现出卓越的性能，能够识别出更多可能从PARP抑制剂和铂类化疗中获益的患者群体，特别是那些被现有商业检测遗漏的病例。这种方法揭示了HRD表型背后更为复杂的基因组机制，包括BRCA1/2及其他HRR基因的结构变异和意义未明变异。尽管功能验证和更大样本量的临床相关性研究是未来的方向，但本研究无疑推动了HRD检测向更精准、更全面的方向发展，为癌症的精准医疗策略提供了新的重要工具。
