《Therapeutic Advances in Medical Oncology》：The homologous recombination deficiency status reveals neoadjuvant chemotherapy efficacy and prognosis in Chinese osteosarcoma
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背景： 同源重组修复缺陷（homologous recombination deficiency, HRD）已在多种实体瘤中成为具有临床相关性的生物标志物，但其在骨肉瘤（osteosarcoma, OS）中的分子特征及临床意义尚不明确。
目的：
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背景： 同源重组修复缺陷（homologous recombination deficiency, HRD）已在多种实体瘤中成为具有临床相关性的生物标志物，但其在骨肉瘤（osteosarcoma, OS）中的分子特征及临床意义尚不明确。
目的： 阐明OS中与HRD相关的基因组特征，并评估HRD状态在预测治疗反应及术后预后方面的临床价值。
设计： 一项回顾性、单中心队列研究。
方法： 研究人员回顾性纳入70例OS患者，包括38例治疗前活检标本和32例新辅助化疗后手术标本。采用808基因panel进行靶向下一代测序（next-generation sequencing, NGS），并基于全基因组超过100,000个单核苷酸多态性（single-nucleotide polymorphism, SNP）位点计算HRD评分。评估HRD评分与基因组变异、临床病理特征、新辅助化疗反应及远处无转移生存期（distant metastasis-free survival, DMFS）之间的关联。
结果： 本基线队列的HRD评分中位数为32，23.7%的肿瘤被归类为HRD-high（HRD评分≥45）。HRD-high肿瘤表现出更高的BRCA1/2、RB1和MYC变异频率，而MDM2和CDK4扩增则富集于HRD-low肿瘤（均p<0.05）。HRD评分与基因组不稳定性指标显著相关（p<0.05）。在接受新辅助化疗的患者中，良好反应者的HRD评分显著高于不良反应者（p=0.041），且HRD评分在预测疗效方面优于BRCA突变（AUC 0.674 vs. 0.567）。术后随访期间，HRD-high患者DMFS显著缩短（p=0.024）；在2年DMFS预测方面，HRD评分优于BRCA突变（AUC 0.760 vs. 0.543）。
结论： HRD-high型OS具有独特的基因组特征和分期特异性临床意义。HRD状态与新辅助化疗反应增强相关，并为术后提供预后信息，支持其作为OS临床信息生物标志物的潜在价值。
论文解读
一、研究背景与意义
骨肉瘤（osteosarcoma, OS）是最常见的原发性恶性骨肿瘤，约占所有原发性恶性骨肿瘤的35%，好发于青少年和年轻成人，呈双峰年龄分布。尽管新辅助化疗、手术切除和术后化疗的多学科综合治疗模式已显著改善患者预后，但化疗耐药和转移性疾病患者的治疗选择仍然有限，临床结局不佳。OS基因组高度复杂，以广泛的结构重排和拷贝数变异为特征，但缺乏可靶向的复发性驱动基因变异，这凸显了开发能够改善患者分层和指导个体化治疗策略的生物标志物的迫切需求。
同源重组修复缺陷（homologous recombination deficiency, HRD）是基因组不稳定的重要驱动因素，可赋予肿瘤对DNA损伤药物（包括铂类药物和聚ADP核糖聚合酶抑制剂，PARPis）的敏感性。在临床实践中，BRCA1和BRCA2的致病性变异是HRR缺陷最成熟的遗传标志物，但HRD也可能源于HRR通路中其他基因（如ATM、ATR、CHK1、CHK2、PALB2、RAD51及FANC蛋白家族）的变异。HRD评分已获美国食品药品监督管理局批准作为卵巢癌中尼拉帕利和奥拉帕利治疗的伴随诊断，其由三种染色体不稳定性指标构成：杂合性缺失（loss of heterozygosity, LOH）、端粒等位基因不平衡（telomeric allelic imbalance, TAI）和大规模状态转换（large-scale state transitions, LST）。由于HRD评分能够捕获HRD累积的基因组后果而无论其潜在分子机制如何，因此可能比单个HRR基因变异提供更全面的HRD评估。
泛癌分析显示，软组织肉瘤（soft tissue sarcomas, STS）的HRD评分相对于大多数其他实体瘤较高，但OS中HRD的分布和分子景观尚未被系统表征。近期研究表明HRD可能在肉瘤中具有治疗相关性，且已在部分OS中鉴定出BRCA样基因组特征，临床前研究显示具有BRCA相关基因组特征的OS细胞模型对talazoparib敏感。然而，HRD能否作为OS治疗反应或预后的生物标志物仍属未知。因此，研究人员开展了一项回顾性研究，旨在全面表征OS中的HRD，评估其与分子变异、临床病理特征、新辅助化疗反应及术后预后的关联，并评估HRD评分用于患者分层和治疗决策的潜在临床价值。
二、研究设计与关键方法
这是一项经北京积水潭医院伦理委员会批准的回顾性、单中心队列研究。研究人员回顾性纳入2018年4月至2023年8月期间在北京积水潭医院接受手术切除的70例组织学确诊OS患者，分为两个不重叠队列：基线队列包含38例治疗前活检标本，术后队列包含32例手术切除标本。所有组织学诊断均根据2020年世界卫生组织分类由两名经验丰富的病理学家独立确认。33例患者接受了大剂量甲氨蝶呤、异环磷酰胺、顺铂和阿霉素（MAP+IFO）方案的新辅助化疗，组织学反应通过评估治疗诱导的肿瘤坏死百分比确定，≥90%肿瘤坏死定义为良好反应者（good responders, GRs），<90%定义为不良反应者（poor responders, PRs）。远处无转移生存期（DMFS）定义为从诊断日期到远处转移或末次随访的时间。
关键技术方法包括：采用AcornMed panel（靶向808个癌症相关热点基因）进行靶向下一代测序（NGS），使用NovaSeq 6000系统进行150bp双端测序；利用Sentieon Genomics流程进行变异检测，以匹配的白细胞基因组DNA作为对照；采用PureCN进行体细胞拷贝数变异（CNV）分析，GISTIC 2.0鉴定显著扩增和缺失区域；基于全基因组超过100,000个SNP位点建立贝叶斯概率模型计算HRD评分，通过PSCBS方法进行基因组分段，估算等位基因特异性拷贝数，分别计算LOH、TAI和LST评分，HRD评分定义为三者之和；采用非负矩阵分解（NMF）算法提取突变特征；统计方法包括卡方检验、Fisher精确检验、Mann-Whitney U检验、Spearman秩相关、Kaplan-Meier生存分析和Cox比例风险回归模型。
三、主要研究结果
3.1 OS队列的临床病理特征
共纳入70例OS患者，65.7%为男性，诊断时中位年龄15.5岁（范围8-65岁）。87.1%为经典型OS，12.9%为非经典型亚型。肿瘤中位大小为10.4cm，54.3%大于10cm。38.6%的患者存在转移，最常见累及肺部。中位随访时间为14个月。
3.2 OS的基因组景观和HRR变异
基线队列38例患者中共鉴定出571个临床相关基因组变异，平均每样本15个变异（范围2-55），包括328个SNV/INDEL、233个CNV和10个融合/重排。SNV/INDEL中最常突变的基因为RB1（16%）和KMT2C（16%），其次为TP53（11%）和ARID1A（11%）。86.8%的肿瘤检出体细胞CNV，最常见的CNV包括CDK4（21%）、MDM2（18%）、MYC（18%）和VEGFA（18%）扩增，以及PTEN（16%）和TP53（16%）缺失。GISTIC 2.0分析鉴定出5个显著扩增区域（4q12、8q24、12q14、15q26和19q12）和4个缺失区域（10q23、13q13、13q14和17q21）。15.8%的患者检出致病性胚系突变。58%（22/38）的肿瘤携带HRR通路变异，BRCA2（16%）和PTEN（16%）是最常见的HRR相关基因变异。突变特征分析显示，与DNA错配修复缺陷相关的COSMIC SBS6和病因未知的SBS28是本研究队列中的主要突变特征。HRD评分中位数为32（范围1-67），23.7%（9/38）的肿瘤被归类为HRD-high（HRD评分≥45）。
3.3 HRD评分与临床病理特征的关联
年龄≤18岁的患者HRD评分显著高于>18岁患者（p=0.031）；男性患者HRD评分显著高于女性（p=0.041）；经典型OS的HRD评分显著高于非经典型亚型（p=0.004）。
3.4 HRD评分与基因组特征的关联
携带BRCA变异的肿瘤HRD评分显著高于无BRCA变异者（p=0.039）；HRR通路变异肿瘤的HRD评分高于HRR野生型肿瘤（p=0.039），但非BRCA1/2的其他HRR基因变异与HRD评分无显著关联（p=0.390）。携带RB1或MYC变异的肿瘤HRD评分显著升高（均p<0.05），而MDM2、CDK4或GLI1变异的肿瘤HRD评分较低（均p<0.05）。TP53变异状态与HRD评分无显著关联（p=0.310）。HRD评分与FGA（Spearman r=0.62, p<0.001）和wGII（Spearman r=0.71, p<0.001）显著正相关。FGA≥0.39（中位数）的高染色体不稳定性患者更可能具有高HRD评分（p=0.012），wGII≥0.45的患者HRD评分显著更高（p=0.003）。TMB-high组倾向于具有较高HRD评分，但差异未达统计学显著性（p=0.063）。
3.5 基线HRD状态与新辅助化疗反应
在接受新辅助化疗的33例患者中，GRs的HRD评分显著高于PRs（中位数44 vs. 31.5，p=0.041）。以Youden指数衍生的截断值45为界，HRD-high肿瘤在GR组中富集（p=0.047）。ROC分析显示，HRD评分预测病理反应的AUC为0.674，优于BRCA变异状态的0.567。BRCA变异状态与病理反应无显著关联（p=0.459）。多变量logistic回归分析显示，校正临床病理变量后，基线HRD-high状态与病理反应呈独立关联趋势（OR=0.17, 95% CI 0.02-1.18, p=0.090）。
3.6 术后HRD状态与DMFS
32例术后肿瘤样本可用于生存分析。时间依赖性ROC分析显示，在2年DMFS预测方面，HRD评分（AUC=0.760）优于BRCA变异状态（AUC=0.543）。采用最大化选择log-rank统计量确定HRD评分截断值为31，术后HRD评分≥31的患者DMFS显著缩短（p=0.024）。转移性复发发生在10例HRD评分<31患者中的4例，而22例HRD评分≥31患者中有15例发生转移性复发。BRCA变异状态与DMFS无显著关联（p=0.340）。多变量模型中，该关联在校正临床病理变量后减弱且不再具有统计学显著性（HR=0.28, 95% CI 0.06-1.30, p=0.10）。基线HRD评分与DMFS无显著关联。
四、讨论与结论
讨论总结： OS表现出相对较高的HRD负担，与其高度重排的基因组一致。本队列中以BRCA2型HRD为主，类似于胰腺癌和前列腺癌的基因组模式。HRR通路变异与HRD评分升高相关，但超过30%的HRD-high肿瘤缺乏经典的HRR基因突变，表明OS中的HRD表型超越了经典HRR通路的变异。相反，OS中的HRD表型代表广泛染色体破坏累积产生的基因组疤痕。HRD评分与FGA、wGII、CNV负担和TMB显著相关。MYC扩增富集于HRD-high肿瘤，可能通过诱导复制应激和损害DNA双链断裂修复促进基因组疤痕形成；而CDK4、MDM2和GLI1扩增与较低HRD评分相关，代表由12q13-15扩增驱动的独特分子亚群。高HRD评分与铂类和蒽环类新辅助化疗的良好反应相关。由于OS尚无临床验证的HRD检测或截断值，研究人员基于最大Youden指数选择HRD截断值45，该截断值能有效区分具有良好病理反应的患者，且与BRCA突变状态无关。术后HRD与较短DMFS相关，表明HRD评分高的残留肿瘤转移复发风险增加。治疗前和术后HRD评估解决不同的临床问题：基线HRD主要反映未治疗肿瘤的内在基因组特征及其与化疗反应的关联，而术后HRD代表化疗后残留肿瘤的基因组特征并具有预后价值。化疗可通过选择压力重塑肿瘤基因组和转录组谱，术后持续高HRD评分的残留肿瘤可能代表具有持续基因组不稳定性的化疗耐药克隆。
研究结论翻译： 总之，本研究提供了OS中HRD的全面表征，并确定了HRD状态与基因组特征、治疗反应和术后结局之间的不同关联。鉴于本单中心研究的探索性及其有限的样本量，这些发现应谨慎解读。本研究并非确立HRD的临床效用，而是产生了一个假设，即HRD评估可能对OS患者分层具有价值。在HRD可考虑用于临床应用之前，需要在更大规模的前瞻性研究中加以证实。
