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MSI状态和“肿瘤突变负荷(TMB)”是什么关系?一文读懂肿瘤免疫治疗双指标

沈康 沈康 主任医师 肿瘤精准医疗 2026年1月20日 2,460 阅读 来源:基因百科

核心观点摘要

在肿瘤精准治疗时代,MSI状态与肿瘤突变负荷(TMB)是两个至关重要的生物标志物。本文深入解析了MSI与TMB的定义、检测原理及临床意义,并重点探讨了“MSI状态和‘肿瘤突变负荷(TMB)’是什么关系?”这一核心问题。文章阐明MSI-H是导致高TMB的关键机制之一,但两者并非完全等同,协同评估能为免疫治疗提供更精准的决...

MSI状态与肿瘤突变负荷(TMB)有何关联?

据统计,在晚期结直肠癌患者中,约有15%存在微卫星高度不稳定性(MSI-H),而这部分患者中,超过80%同时伴有高肿瘤突变负荷(TMB-H)。这两个数据并非巧合,它们指向了肿瘤基因组中一个深刻的内在联系。对于肿瘤患者和临床医生而言,理解MSI状态和“肿瘤突变负荷(TMB)”是什么关系,是解锁免疫检查点抑制剂疗效预测、实现个体化精准治疗的关键一步。

什么是MSI状态?它如何“弄乱”肿瘤的基因?

你可以把人体细胞的DNA想象成一条由无数“文字”(碱基)串联组成的精密指令书。其中有一些特殊的重复序列,比如“CACACACACA…”,被称为“微卫星”。它们虽然不直接编码蛋白质,但就像书里的标点符号,对维持文本(基因组)的稳定结构很重要。

MSI状态和“肿瘤突变负荷(TMB)”是什么关系?一文读懂肿瘤免疫治疗双指标

正常情况下,细胞有一套名为“错配修复(MMR)”的“校对系统”,专门负责在DNA复制时纠正这些微卫星区域可能出现的“抄写错误”。如果这个系统失灵了,也就是“错配修复功能缺陷(dMMR)”,那么微卫星在复制过程中就会错误百出,长度变得不稳定——这就是“微卫星不稳定性(MSI)”。

临床上,通过基因检测(如PCR或NGS)可以判断肿瘤是微卫星高度不稳定(MSI-H)、低度不稳定(MSI-L)还是稳定(MSS)。MSI-H/dMMR状态本身就是一个强有力的分子标志物,它不仅与林奇综合征等遗传性肿瘤相关,更重要的,它预示着肿瘤细胞内部已经“乱套了”,而这种“乱”,直接带来了一个显著后果:突变大量累积。

肿瘤突变负荷(TMB)高,对免疫系统意味着什么?

如果说MSI描述的是基因组特定区域(微卫星)的混乱程度,那么肿瘤突变负荷(TMB)衡量的就是整个肿瘤基因组“混乱”的总量。它通常定义为每百万个碱基中(或全外显子组中)体细胞突变(包括点突变、插入/缺失等)的总数。

MSI状态和“肿瘤突变负荷(TMB)”是什么关系?一文读懂肿瘤免疫治疗双指标

这个数字为什么重要?因为肿瘤细胞DNA上积累的突变,有一部分会产生全新的、正常细胞没有的蛋白质片段,我们称之为“新抗原”。这些新抗原就像是肿瘤细胞给自己贴上的“异类标签”。TMB越高,理论上肿瘤细胞表面呈现的“异类标签”就越多、越独特。

人体的免疫系统,特别是T细胞,就像一支巡逻队,专门识别和攻击带有“异类标签”的坏细胞。当TMB很高时,肿瘤细胞浑身贴满了醒目标签,更容易被免疫系统识别和锁定。然而,狡猾的肿瘤细胞会激活“免疫检查点”(如PD-1/PD-L1通路),给免疫T细胞“踩刹车”。而免疫检查点抑制剂这类药物,作用就是松开这个刹车。因此,高TMB的肿瘤,因其富含新抗原,在接受免疫治疗时,更有可能引发强烈的抗肿瘤免疫反应,从而获得更好的疗效。这已经在美国FDA批准的多项“不限癌种”的免疫疗法适应症中得到证实。

MSI-H与高TMB为何总是一起出现?

现在,让我们把这两条线索串联起来,核心问题就清晰了:MSI状态和“肿瘤突变负荷(TMB)”是什么关系? 简单说,MSI-H是导致高TMB的一个重要“发动机”和经典途径。

机制非常直接:当错配修复系统(MMR)瘫痪后(dMMR),细胞就失去了纠正DNA复制错误的核心能力。这种缺陷并不只针对微卫星区域,而是让整个基因组的复制都变得极不可靠,错误率飙升数百倍。结果就是,突变在肿瘤细胞基因组中疯狂地、广泛地积累。这些突变遍布各处,自然极大地推高了TMB的数值。

所以,在绝大多数MSI-H的肿瘤中(尤其是结直肠癌、子宫内膜癌),我们都能检测到高TMB。从因果逻辑上看,dMMR/MSI-H是因,基因组突变广泛积累是过程,高TMB是必然结果之一。这解释了为什么MSI-H/dMMR成为了预测免疫治疗疗效的第一个被广泛认可的泛癌种生物标志物——它的背后,正是通过制造高TMB,为免疫治疗创造了理想的“靶标丰富”的环境。

所有高TMB肿瘤都是MSI-H吗?两者能画等号吗?

当然不能!这是理解两者关系时必须厘清的误区。MSI-H是高TMB的充分不必要条件。

高TMB是一个“现象”,而MSI-H是导致这个现象的“特定原因之一”。除了MMR系统失灵,还有其他“发动机”也能让TMB飙升。例如:
DNA聚合酶ε/δ(POLE/POLD1)基因致病性突变:这两个基因负责DNA复制本身,它们出问题会导致“超突变”,产生的TMB水平甚至比MSI-H肿瘤还要高。
环境暴露:长期暴露于紫外线(导致黑色素瘤)、吸烟(导致肺癌)、某些化学致癌物等,会直接损伤DNA,引发特征性的突变模式和高TMB。

  • 其他同源重组修复缺陷等:部分乳腺癌、卵巢癌等也存在特定通路缺陷导致突变积累。

因此,临床上我们会看到大量MSS(微卫星稳定)但TMB-H的肿瘤,比如非小细胞肺癌、黑色素瘤等。反过来,绝大多数MSI-H肿瘤是TMB-H,但也有极少数例外。

所以,MSI状态和“肿瘤突变负荷(TMB)”是什么关系?它们是紧密关联、高度重叠但内涵不同的两个维度。MSI反映的是特定DNA修复通路的缺陷状态,是定性或半定量的;TMB反映的是所有突变累积的总体数量,是一个定量指标。在临床决策中,它们互为补充,但不能相互替代。检测MSI能明确一部分高TMB的病因(尤其是筛查遗传风险),而检测TMB能发现更多可能从免疫治疗中获益的、非MSI-H的肿瘤患者。

双剑合璧:如何用MSI与TMB指导精准免疫治疗?

理解了它们的关联与区别,临床实践就更有章法了。目前,MSI/dMMR检测已被国内外多个指南推荐用于结直肠癌、子宫内膜癌等的常规筛查,以指导免疫治疗和评估遗传风险。TMB作为补充性生物标志物,其价值在肺癌、膀胱癌等多种实体瘤中日益凸显。

对于患者和医生,一个实用的策略是:对于结直肠癌、子宫内膜癌、胃癌等MSI-H高发癌种,可优先进行MSI/dMMR检测,若结果为阳性,则很可能伴有高TMB,强烈提示免疫治疗有效。若结果为阴性(MSS),但临床仍怀疑免疫治疗可能获益(如患者身体状况、治疗线数等因素),则进一步进行TMB检测,以捕捉那些由其他机制导致的、MSS但TMB-H的潜在获益人群。

未来,肿瘤的分子分型将更加精细化。单纯看MSI或TMB的单一数值可能还不够,结合新抗原质量、免疫微环境特征(如PD-L1表达、肿瘤浸润淋巴细胞)、以及更多DNA损伤修复相关基因的变异,进行多组学整合分析,才能绘制出更完整的肿瘤“免疫画像”。这就像从看单一指标的报告,升级为解读一份全面的“体检分析”,从而为每一位患者量身定制最有可能起效的治疗方案,让精准医疗的承诺真正落地。

沈康
沈康 主任医师
🏥 华中科技大学同济医学院附属同济医院 · 神经内科

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