Микросателлиты представляют собой короткие некодирующие последовательности ДНК длиной 1–6 нуклеотидов, повторяющиеся до несколько десятков раз. Данные последовательности распространены по всему геному и расположены чаще всего в его нетранскрибируемых и нетранслируемых участках.

Повторяющиеся последовательности, в частности микросателлиты, особенно склонны к ошибкам по типу «проскальзывания» полимеразы (slipped strand mispairing, SSM). Во время репликации ДНК область микросателлитной последовательности между новой и матричной цепью может быть ошибочно спарена. Это становится причиной моментального разделения двух цепей и формирования своеобразной стабильной одноцепочечной структуры из повторов. После этого полимераза повторно достраивает цепь в том месте, где прежде уже были присоединены нуклеотиды из-за наличия шпильки.

В нормальных клетках неспаренные нуклеотиды распознаются и иссекаются с помощью системы репарации ошибочно спаренных нуклеотидов (mismatch repair system, MMR). Система MMR включает в себя белки MLH1, MLH3, MSH2, MSH3, MSH6, PMS1, PMS2.

В опухолевых клетках возникают герминативные и соматические мутации в одном или нескольких генах данной системы, что вызывает дефицит MMR (dMMR). Наличие герминативных мутаций в генах MLH1, PMS2, MSH2, MSH6 и EPCAM приводит к развитию синдрома Линча. Однако в большинстве случаев дефицит MMR обусловлен соматическими мутациями: из них более 50% – метилирование промоторной области гена MLH1, 12–15% – мутации в генах MLH1 и MSH2.

Микросателлитная нестабильность (MSI) представляет собой молекулярный фенотип дефектной системы репарации ошибочно спаренных нуклеотидов (dMMR). Такая дефектная система приводит к повышенной частоте возникновения мутаций в геноме. Накопление генетических аберраций в генах, ассоциированных с опухолью, является критически важным шагом в злокачественной трансформации.

Большинство МС располагаются в некодирующих регионах. Однако если indel-мутации (insertion/deletion) возникают в МС, расположенных в кодирующих регионах, они приводят к мутациям сдвига рамки считывания. Это становится причиной синтеза нефункциональных белков. Это является важным, когда процесс затрагивает онкогены, гены-супрессоры опухолей, гены, ассоциированные с апоптозом, и гены, участвующие в репарации ДНК. Если indel-мутации происходят в МС, расположенных в кодирующих генах-онкосупрессорах, это приводит к инактивации этих генов.

Получающиеся в результате мутаций сдвига рамки считывания измененные белки не только лишены нормальной функции, но, кроме того, они представляют собой неоэпитопы, которые представляются молекулами MHC I класса на поверхности опухолевых клеток. Соответственно, мутации сдвига рамки считывания в МС в кодирующих областях являются источником опухолеспецифических неоантигенов. Неоантигены являются мишенью для Т-лимфоцитов. Это обусловливает высокую иммуногенность опухолей с MSI и эффективность применения ингибиторов контрольных точек иммунного ответа (в частности анти-PD-1-антител).

Принято разделять опухоли в зависимости от статуса микросателлитной нестабильности на MSI и MSS.

Микросателлитная нестабильность при колоректальном раке.

Наиболее часто встречающейся наследственной формой колоректального рака (КРР) является синдром Линча (наследственный неполипозный рак толстой кишки). Он обусловливает примерно 3% всех случаев КРР и вызван наследственной мутацией в одном из генов системы MRR: MLH1, MSH2, MSH6, PMS2. У 90% пациентов с синдромом Линча наблюдаются мутации в генах MLH1 и MSH2, у 10% — в гене MSH6, в редких случаях наблюдаются мутации в генах PMS2 и ЕрСАМ. Основная молекулярно-генетическая характеристика опухолей при синдроме Линча— наличие MSI (обнаруживается в более чем в 90% случаев). Также микросателлитная нестабильность обнаруживается в 10-15% спорадических случаев КРР.

Для КРР с MSI характерны проксимальная правосторонняя локализация, наличие муцинозного компонента, низкая степень дифференцировки. Несмотря на то, что гистологически опухоли часто низкодифференцированные, у пациентов с MSI более благоприятный прогноз выживаемости по сравнению с больными спорадическим раком при одинаковых стадиях развития опухоли.

При II стадии колоректального рака частота опухолей с MSI – 15%, при IV- 1-4%. Такое различие в распространенности подразумевает более низкую склонность к метастазированию опухолей с МСН.

Было показано, что выживаемость пациентов с КРР с MSI выше, чем у пациентов с MSS КРР. Наличие MSI у пациентов со II стадией заболевания ассоциировано с хорошим прогнозом. Было показано, что пациенты с I и II стадией КРР MSI имеют высокие показатели 5-летней выживаемости, низкую частоту рецидивов, однако пациенты с III стадией КРР MSI имеют неоднозначные результаты.

Статус MSI играет важную роль в определении терапии КРР. В рекомендациях NCCN еще с 2011 г. перед использованием 5-фторурацила (5-ФУ) в качестве адъювантной терапии у пациентов с колоректальным раком (КРР) рекомендуется определение MSI. Наличие MSI является показанием для назначения иммунотерапии у пациентов с метастатическим КРР. MSI в настоящее время можно использовать в качестве единственного предиктора эффективности иммунотерапии у пациентов с КРР.

Микросателлитная нестабильность при раке желудка

MSI обнаруживается примерно в 5-28% случаев рака желудка.  Согласно молекулярной классификации TCGA рак желудка можно разделить на четыре подгруппы в зависимости от его молекулярных характеристик: EBV-ассоциированный рак желудка (9% всех опухолей желудка с наличием вируса Эпштейна-Барра), опухоли с микросателлитной нестабильностью (~22%), опухоли с хромосомной нестабильностью (CIN, 50%) и генетически-стабильные опухоли. У опухолей c MSI удовлетворительный прогноз, опухоли MSI показывают промежуточный ответ на неоадъювантную химиотерапию.

Было показано, что рак желудка c MSI чаще встречается у женщин, ассоциирован с пожилым возрастом, локализацией опухоли в средней / нижней части тела желудка, более высокими показателями выживаемости по сравнению с MSS (что может быть обусловлено высокой иммуногенностью). Типичные гистологические особенности представлены кишечным типом (классификация по Лаурену), наличием муцинозного компонента и выраженной инфильтрацией лимфоидными клетками.

Наличие MSI является показанием для назначения иммунотерапии у пациентов с метастатическим раком желудка. Опухоли с MSI обладают высокой иммуногенностью вследствие большого количества неоантиогенов, индуцирующих противоопухолевый Т-клеточный ответ. Было показано, что MSI может использоваться в качестве прогностического фактора для резектабельного первичного рака желудка.

Микросателлитная нестабильность (MSI) при раке тела матки

MSI обнаруживается примерно в 20-30% случаев рака эндометрия, при этом только 2% ассоциированы с синдромом Линча. Наличие MSI ассоциировано с более молодым возрастом (<60), а также наличием таких клинико-патологических характеристик, как эндометриоидная аденокарцинома, глубина инвазии в миометрий, инвазия в лимфоваскулярное пространство, низкая степень дифференцировки опухоли и лимфоцитарная инфильтрация. Для опухолей с MSI характерны мутации PTEN, PIK3CA и PIK3R1.

Международное общество гинекологической патологии (ISGYP) рекомендовало определение статуса MSI во всех случаях рака эндометрия, независимо от возраста. Определение статуса MSI у пациентов с раком эндометрия необходимо по трем причинам:

(1) в качестве предварительного скрининга для выявления пациентов с повышенным риском синдрома Линча

(2) прогностическое значение: согласно классификации TCGA, ультрамутированные опухоли (с POLE мутациями) имеют наиболее благоприятный прогноз, опухоли с нарушением копийности высокой степени имеют наименее благоприятный прогноз среди четырех молекулярных подгрупп, а опухоли с MSI и опухоли с нарушением копийности низкой степени занимают промежуточное положение.  MSI лежит в основе молекулярной классификации, целью которой является дополнение существующих морфологических и клинических данных, определение прогностического риска при каждом из видов мутаций, подбор терапии.

(3) для определения эффективности иммунотерапии: наличие MSI ассоциировано с ответом на терапию ингибиторами контрольных точек иммунитета.

Микросателлитная нестабильность при раке яичников

MSI обнаруживается примерно в 8-17% случаев рака яичников, при этом только 3% ассоциированы с синдромом Линча. Опухоли с MSI обладают высокой иммуногенностью. Наличие MSI ассоциировано с ответом на терапию ингибиторами контрольных точек иммунитета

Микросателлитная нестабильность при опухолях другой локализации

Частота микросателлитной нестабильности при раке поджелудочной железы составила 1-2%, при уротелиальном раке (раке мочевого пузыря) – 1-46% (противоречивые данные).

Согласно рекомендациям ESMO 2019 г., для выявления микросателлитной нестабильности проводится оценка изменения длины 5 мононуклеотидных маркеров: BAT-25, BAT-26, NR-21, NR-24, NR-26.