不只是BRCA:HRD检测正在走向多维评估

同源重组修复缺陷(Homologous Recombination Deficiency,HRD)已经成为卵巢癌、乳腺癌、前列腺癌等肿瘤精准治疗中的重要生物标志物之一。随着PARP抑制剂逐步应用于临床,HRD检测的意义也不再只是描述肿瘤的分子特征,而是与患者是否可能从相关治疗中获益密切相关。

目前,HRD评估通常不仅关注BRCA1/BRCA2及其他同源重组修复相关基因的致病性变异,还会结合杂合性缺失(LOH)、端粒等位基因失衡(TAI)、大片段状态转换(LST)等基因组不稳定性特征。同时,RAD51功能检测等方法也开始用于直接观察肿瘤细胞是否仍具备有效的同源重组修复能力。

这些检测方法并不总会给出完全一致的结果。没有检测到明确HRR基因致病性变异,并不一定意味着肿瘤不存在HRD;而已经形成明显基因组瘢痕的肿瘤,在治疗压力下也可能重新恢复HRR功能。HRD因此更适合被理解为一个由遗传异常、基因组后果和功能状态共同构成的生物学特征,而不是单一基因或单一分数。


01

HRD检测为什么不能只看BRCA?

BRCA1和BRCA2是同源重组修复通路中的核心基因。DNA发生双链断裂后,细胞需要通过一系列蛋白协同完成准确修复,BRCA1、BRCA2在其中承担重要作用。当BRCA功能受损时,DNA双链断裂修复效率下降,基因组不稳定性增加,肿瘤细胞对PARP抑制剂和铂类药物的敏感性也可能随之增强。

但HRD并不只由BRCA1/2异常造成。PALB2、RAD51C、RAD51D等其他HRR相关基因异常同样可能影响同源重组修复。除此之外,部分肿瘤还可通过BRCA1启动子甲基化等表观遗传方式使基因功能沉默,这类改变未必能通过常规突变检测直接发现。

因此,BRCA阴性不能简单等同于HRD阴性。即使没有检测到明确的HRR相关致病性变异,部分肿瘤仍可能表现出明显的基因组不稳定性,或者在功能检测中显示同源重组修复能力不足。反过来,存在BRCA或其他HRR基因异常,也不能保证肿瘤在任何治疗阶段都持续保持HRD状态。

这也是HRD检测与普通单基因靶向检测最大的不同之一。单基因检测更多回答“是否存在某个已知异常”,而HRD评估需要进一步判断这些异常是否已经造成基因组层面的后果,以及肿瘤当前是否仍然处于同源重组修复缺陷状态。


02

GIS到底在测什么?

GIS,即基因组不稳定性评分(Genomic Instability Score),本质上是在寻找HRR缺陷长期积累后留下的基因组“瘢痕”。当同源重组修复持续受损时,染色体并不会只出现某一个固定突变,而会逐渐积累大片段的结构异常和等位基因失衡。

HRD评估中常用的基因组瘢痕主要包括LOH、TAI和LST。LOH反映部分染色体区域中一个等位基因的丢失;TAI关注从染色体内部延伸到端粒区域的等位基因失衡;LST则用于描述较大尺度的染色体片段转换。这些指标可以从不同角度反映基因组长期处于不稳定状态所留下的痕迹。

GIS并不依赖于是否检出明确的HRR致病性变异,而是通过基因组瘢痕来评估HRD。因此,即使BRCA1、BRCA2或其他常见HRR基因未发现明确致病性改变,只要肿瘤基因组已经形成典型的不稳定性特征,仍可能被识别为HRD。

但GIS也有一个天然特点:基因组瘢痕一旦形成,并不会因为肿瘤后续恢复HRR功能就立即消失。也就是说,它更擅长记录HRD曾经造成过什么后果,却不一定能够实时反映肿瘤当前的修复能力是否已经发生变化。这也是为什么仅依靠基因组瘢痕,有时难以完整解释治疗后的肿瘤状态。


03

为什么RAD51开始受到关注?

RAD51是同源重组修复过程中非常关键的蛋白。当DNA发生双链断裂后,如果HRR通路能够正常运行,RAD51会被募集到DNA损伤区域,并在细胞核内形成可观察到的RAD51 foci。因此,RAD51焦点的形成情况可以用于评价肿瘤细胞是否真正具备同源重组修复能力。

这与基因检测和GIS存在明显区别。HRR基因检测主要观察可能导致HRD的分子异常,GIS反映HRD留下的基因组后果,而RAD51功能检测则更直接地观察修复通路是否仍在工作。正因为如此,RAD51可以补充部分基因检测和基因组瘢痕无法解释的情况。

例如,没有明确HRR致病性变异的肿瘤,仍可能在RAD51检测中表现为功能性HRD。对于部分HRR相关意义未明变异(VUS),如果同时结合GIS和RAD51等信息,也可能为判断这些变异是否与HRD相关提供更多线索。不过,这类结果仍然需要结合更多证据,不能仅凭单项功能指标直接完成致病性定性。



RAD51检测的另一个特点是对样本前处理较敏感。组织离体后如果固定不及时,RAD51以及与DNA损伤相关的信号可能下降,从而影响结果判读。因此,功能检测除了需要可靠的实验方法,还高度依赖规范的取材、固定和病理处理流程。若未来进一步进入临床常规应用,前分析过程的标准化将是重要前提。


04

同一个肿瘤的HRD状态会改变吗?

HRD并不一定是一个永久不变的状态。治疗本身会对肿瘤细胞形成选择压力,具有不同修复能力的克隆可能在治疗过程中发生变化。一些原本HRR缺陷明显的肿瘤,在铂类或PARP抑制剂治疗后,可能通过不同机制重新恢复同源重组修复功能。

这种变化对于不同检测方法的影响并不相同。原有BRCA或HRR基因异常可能仍然存在,已经形成的LOH、TAI、LST等基因组瘢痕也不会立即消失,因此单纯依靠基因突变或GIS可能仍然提示HRD。然而,如果肿瘤已经重新恢复RAD51募集和DNA双链断裂修复能力,功能层面的状态实际上已经发生改变。

HRR功能恢复可以通过多种方式实现。除了BRCA1/2回复突变外,TP53BP1通路相关改变、功能性BRCA1变体表达,以及某些HRR相关基因启动子甲基化状态的逆转,都可能参与其中。对于曾经因表观遗传沉默而出现HRD的肿瘤,一旦这种沉默被解除,同源重组修复能力也可能重新恢复。

因此,在接受过DNA损伤相关治疗后,HRD评估不能简单沿用治疗前的结果进行解释。尤其是在出现疾病进展或需要重新选择治疗方案时,肿瘤当前的功能状态可能比早期一次性检测更值得关注。


05

PARP抑制剂耐药后,BRCA发生了什么?

BRCA1/2回复突变是PARP抑制剂获得性耐药的重要机制之一。所谓“回复突变”,并不是原来的BRCA致病性变异消失,而是在原有异常基础上又出现新的继发性变异,使被破坏的开放阅读框重新恢复,或者绕过原来的终止信号,从而使BRCA蛋白重新获得部分或较完整的功能。

一旦BRCA功能恢复,同源重组修复能力也会随之增强。对于原本依赖HRD产生治疗敏感性的肿瘤而言,这种变化可以削弱PARP抑制剂所利用的“合成致死”效应,并导致治疗耐药。

值得注意的是,同一个患者体内并不一定只出现一种回复突变。不同肿瘤克隆可能独立获得不同的继发性改变,形成多个能够恢复HRR功能的耐药克隆。这反映了肿瘤在治疗选择压力下持续演化的特点。

部分删除型回复突变在断点两侧具有微同源序列特征,提示微同源介导末端连接(MMEJ)可能参与这些继发性变异的形成。MMEJ本身是一种相对易产生序列改变的DNA修复方式,也为理解BRCA回复突变的来源提供了机制线索。


06

ctDNA能否用于动态监测耐药机制?

与一次性组织检测相比,ctDNA的优势之一是能够通过连续采血进行动态观察。对于PARP抑制剂治疗中的患者,可以在治疗前、治疗过程中以及疾病进展时进行血浆检测,追踪BRCA1/2回复突变以及其他可能与耐药相关的基因改变。

ctDNA尤其适合监测获得性变异。回复突变通常是在治疗选择压力下逐渐出现的,如果只检测治疗前的组织样本,自然无法看到后续新出现的耐药克隆。血浆检测则提供了重复采样的可能,使治疗过程中发生的分子变化更容易被捕捉。

不过,ctDNA能否稳定地在临床进展之前提前识别耐药,目前仍存在限制。耐药相关变异的丰度可能很低,同时还受到肿瘤脱落水平、血浆cfDNA总量、采样频率以及检测灵敏度等因素影响。因此,现阶段更合适的定位是将ctDNA作为纵向监测耐药机制的重要工具,而不是简单把一次血液阴性结果解释为“尚未出现耐药”。

BRCA1/2回复突变还可能影响后续铂类治疗。PARP抑制剂和铂类药物的敏感性都与HRR缺陷密切相关,当BRCA功能重新恢复后,肿瘤对这两类治疗的敏感性都可能下降。因此,回复突变不仅是PARP抑制剂耐药的分子标志,也可能为后续治疗选择提供参考。


07

HRD检测未来可能往哪里走?

HRD检测的发展方向,很难简单归结为“用一种更好的方法取代其他方法”。基因检测、GIS和RAD51功能检测分别提供不同层面的信息,它们之间存在差异,也正因为如此具有互补价值。

HRR基因检测能够发现明确的致病性变异,但可能漏掉表观遗传沉默等非突变机制;GIS能够捕捉长期HRD造成的基因组瘢痕,但对治疗后HRR功能恢复不够敏感;RAD51能够提供更直接的功能信息,却对组织质量和前处理流程提出更高要求;ctDNA适合进行动态监测,但低丰度变异又对检测灵敏度和采样策略提出挑战。

因此,更完整的HRD评估可能需要把“遗传异常、基因组不稳定性、当前功能状态以及治疗过程中的动态变化”放在同一个框架下理解。对于初次治疗选择,可以关注BRCA/HRR基因和基因组瘢痕;对于既往接受过铂类或PARP抑制剂治疗的患者,则需要更加重视功能恢复和获得性耐药机制。

从检测技术角度看,未来的重点不仅是扩大panel或提高测序深度,还包括功能检测标准化、不同癌种阈值验证、低频ctDNA变异识别,以及组织和液体活检信息的整合。HRD真正有价值的地方,不只是给出一个“阳性”或“阴性”的标签,而是帮助更准确地描述肿瘤在当前治疗阶段的DNA修复状态。


参考文献

1. Domènech H, Simonetti S, Romero-Lozano P, et al. Comprehensive clinical cancer analysis of homologous recombination deficiency biomarkers in an academic molecular profiling program. npj Precision Oncology. 2026. doi:10.1038/s41698-026-01583-y.

2. Farmer H, McCabe N, Lord CJ, et al. Targeting the DNA repair defect in BRCA mutant cells as a therapeutic strategy. Nature. 2005;434:917-921. doi:10.1038/nature03445.

3. Bryant HE, Schultz N, Thomas HD, et al. Specific killing of BRCA2-deficient tumours with inhibitors of poly(ADP-ribose) polymerase. Nature. 2005;434:913-917. doi:10.1038/nature03443.

4. Davies H, Glodzik D, Morganella S, et al. HRDetect is a predictor of BRCA1 and BRCA2 deficiency based on mutational signatures. Nature Medicine. 2017;23:517-525. doi:10.1038/nm.4292.

5. Castroviejo-Bermejo M, Cruz C, Llop-Guevara A, et al. A RAD51 assay feasible in routine tumor samples calls PARP inhibitor response beyond BRCA mutation. EMBO Molecular Medicine. 2018;10. doi:10.15252/emmm.201809172.

6. Llop-Guevara A, et al. Association of RAD51 with homologous recombination deficiency (HRD) and clinical outcomes in untreated triple-negative breast cancer (TNBC): analysis of the GeparSixto randomized clinical trial. Annals of Oncology. 2021;32:1590-1596. doi:10.1016/j.annonc.2021.09.003.

7. Compadre AJ, et al. RAD51 Foci as a Biomarker Predictive of Platinum Chemotherapy Response in Ovarian Cancer. Clinical Cancer Research. 2023;29:2466-2479. doi:10.1158/1078-0432.CCR-22-3335.

8. Harvey-Jones E, et al. Longitudinal profiling identifies co-occurring BRCA1/2 reversions, TP53BP1, RIF1 and PAXIP1 mutations in PARP inhibitor-resistant advanced breast cancer. Annals of Oncology. 2024;35:364-380. doi:10.1016/j.annonc.2024.01.003.

9. Pettitt SJ, et al. Clinical BRCA1/2 Reversion Analysis Identifies Hotspot Mutations and Predicted Neoantigens Associated with Therapy Resistance. Cancer Discovery. 2020;10:1475-1488. doi:10.1158/2159-8290.CD-19-1485.

10. Nesic K, et al. Acquired RAD51C Promoter Methylation Loss Causes PARP Inhibitor Resistance in High-Grade Serous Ovarian Carcinoma. Cancer Research. 2021;81:4709-4722. doi:10.1158/0008-5472.CAN-21-0774.

11. Zatreanu D, et al. Polθ inhibitors elicit BRCA-gene synthetic lethality and target PARP inhibitor resistance. Nature Communications. 2021;12:3636. doi:10.1038/s41467-021-23463-8.


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