マイクロサテライト不安定性

🧠 全体像：マイクロサテライト不安定性microsatellite instability, MSIマイクロサテライト不安定性（microsatellite instability, MSI）microsatellite instability, MSI（マイクロサテライト不安定性）（microsatellite instability、MSI）は血液検査ではなく、腫瘍組織そのものを調べる分子検査である。DNA複製のたびにマイクロサテライトmicrosatelliteマイクロサテライト（microsatellite）microsatellite（マイクロサテライト）（短い反復配列repetitive sequence反復配列（repetitive sequence）repetitive sequence（反復配列））で起こる小さな読み違いmisreading読み違い（misreading）misreading（読み違い）（複製スリップreplication slippage複製スリップ（replication slippage）replication slippage（複製スリップ））を、ミスマッチ修復mismatch repair, MMRミスマッチ修復（mismatch repair, MMR）mismatch repair, MMR（ミスマッチ修復）（mismatch repair、MMR）機構——MLH1・PMS2・MSH2・MSH6という4つの蛋白——が正しているかどうかを、反復配列repetitive sequence反復配列（repetitive sequence）repetitive sequence（反復配列）の長さのばらつきとして間接的に読み取る。MSI-high（MSI-H）と分かっても、それだけでは「生まれつき」（Lynch症候群Lynch syndrome (HNPCC)Lynch症候群（Lynch syndrome (HNPCC)）Lynch syndrome (HNPCC)（Lynch症候群））か「後天的」（散発sporadic散発（sporadic）sporadic（散発）性、多くはMLH1メチル化）かは決まらない——この切り分けの手順こそが、この検査を理解する核心になる。

何を測っているか

マイクロサテライトmicrosatelliteマイクロサテライト（microsatellite）microsatellite（マイクロサテライト）は、ゲノム中に散在する1〜数塩基単位の反復配列repetitive sequence反復配列（repetitive sequence）repetitive sequence（反復配列）（例：(A)n、(CA)n）で、DNAポリメラーゼによる複製時に鋳型鎖と新生鎖がずれて再結合する複製スリップreplication slippage複製スリップ（replication slippage）replication slippage（複製スリップ）を起こしやすい。正常細胞ではこの一時的なミスマッチmismatch (base-pair mismatch)ミスマッチ（mismatch (base-pair mismatch)）mismatch (base-pair mismatch)（ミスマッチ）をミスマッチ修復MMRミスマッチ修復（MMR）MMR（ミスマッチ修復）機構が検出し修正する。MSH2とMSH6が対をなすMutSαMutS alpha complexMutSα（MutS alpha complex）MutS alpha complex（MutSα）がミスマッチmismatch (base-pair mismatch)ミスマッチ（mismatch (base-pair mismatch)）mismatch (base-pair mismatch)（ミスマッチ）部位を認識し、MLH1とPMS2が対をなすMutLαMutL alpha complexMutLα（MutL alpha complex）MutL alpha complex（MutLα）が動員されて誤った鎖を切除・再合成する。MLH1・PMS2・MSH2・MSH6のいずれか1つでも機能を失う（ミスマッチ修復欠損mismatch repair deficiency (dMMR)ミスマッチ修復欠損（mismatch repair deficiency (dMMR)）mismatch repair deficiency (dMMR)（ミスマッチ修復欠損）、dMMR）と複製スリップreplication slippage複製スリップ（replication slippage）replication slippage（複製スリップ）が修正されないまま蓄積し、同じ遺伝子座でも細胞ごとに反復配列repetitive sequence反復配列（repetitive sequence）repetitive sequence（反復配列）の長さがばらつくようになる。これがMSIとして検出される実体である。

flowchart TD
    A["DNA複製時に<span class='jp-term jp-term-diagram' title='microsatellite'>マイクロサテライト</span>で<span class='jp-term jp-term-diagram' title='replication slippage'>複製スリップ</span>が発生"] --> B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='MutS alpha complex'>MutSα</span>（MSH2+MSH6）が<span class='jp-term jp-term-diagram' title='mismatch (base-pair mismatch)'>ミスマッチ</span>を認識"]
    B --> C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='MutL alpha complex'>MutLα</span>（MLH1+PMS2）が動員され切除・再合成"]
    C --> D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='repetitive sequence'>反復配列</span>の長さが保たれる（MSS）"]
    E["MLH1・PMS2・MSH2・MSH6のいずれかが<span class='jp-term jp-term-diagram' title='dMMR'>機能喪失</span>"] --> F["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='replication slippage'>複製スリップ</span>が修復されず蓄積"]
    F --> G["細胞ごとに<span class='jp-term jp-term-diagram' title='repetitive sequence'>反復配列</span>長がばらつく"]
    G --> H["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='MSI'>マイクロサテライト不安定性</span>として検出"]

MLH1とPMS2、MSH2とMSH6はそれぞれヘテロ二量体heterodimerヘテロ二量体（heterodimer）heterodimer（ヘテロ二量体）として働くため、片方の蛋白が失われるともう片方も不安定化し発現が消える。この対構造が、後述する免疫染色（immunohistochemistry、IHC）の解釈パターンの根拠になる。dMMR腫瘍はゲノム全体に変異が蓄積する「変異体表現型hypermutated phenotype変異体表現型（hypermutated phenotype）hypermutated phenotype（変異体表現型）」となり、腫瘍変異量tumor mutational burden腫瘍変異量（tumor mutational burden）tumor mutational burden（腫瘍変異量）（tumor mutational burden、TMB）が高くネオ抗原neoantigenネオ抗原（neoantigen）neoantigen（ネオ抗原）を多く提示するため、免疫チェックポイント阻害薬immune checkpoint inhibitor (ICI)免疫チェックポイント阻害薬（immune checkpoint inhibitor (ICI)）immune checkpoint inhibitor (ICI)（免疫チェックポイント阻害薬）が効きやすいという、診断以上の臨床的意味を持つ。

判定区分と検査法

MSIの判定は、マイクロサテライトmicrosatelliteマイクロサテライト（microsatellite）microsatellite（マイクロサテライト）座（マーカー）のうちいくつが不安定かで区分する。代表的なのは5つの単塩基反復マーカーmononucleotide repeat marker単塩基反復マーカー（mononucleotide repeat marker）mononucleotide repeat marker（単塩基反復マーカー）（BAT-25、BAT-26、NR-21、NR-24、NR-27）を用いるペンタプレックスPCRpentaplex PCRペンタプレックスPCR（pentaplex PCR）pentaplex PCR（ペンタプレックスPCR）（pentaplex PCR）で、2座以上が不安定ならMSI-H、1座のみ不安定ならMSI-L、0座ならMSS（マイクロサテライトmicrosatelliteマイクロサテライト（microsatellite）microsatellite（マイクロサテライト）安定）と判定する。NGSパネルのように多数の座を評価するアッセイでは、不安定な座の割合（目安30%前後）で判定する。臨床的にはMSI-LはMSSに準じて扱われることが多い。

もともとは単塩基反復2座＋二塩基反復3座からなる旧Bethesdaパネルが使われていたが、二塩基反復マーカーは個人差individual variation個人差（individual variation）individual variation（個人差）（多型）の影響を受けやすく判定がぶれやすいため、現在は単塩基反復のみで構成するペンタプレックスパネルに置き換わっている。

⭐ IHCとMSI検査（PCR／NGS）は原理は異なるが、臨床的にはおおむね等価な代替検査であり、施設の体制body plan体制（body plan）body plan（体制）に応じてどちらを一次検査に使ってもよい。 ただし一致率concordance rate一致率（concordance rate）concordance rate（一致率）は100%ではない。MSH6のミスセンス変異missense mutationミスセンス変異（missense mutation）missense mutation（ミスセンス変異）は蛋白発現を保ったままMMR機能だけを失うことがあり、IHCは正常なのにMSI検査は陽性という食い違いが起こり得る。結果が臨床像と合わないときは、もう一方の検査で確認する。

MSI-Highの意味

MSI-H（またはdMMR）と判定されても、それだけでは原因は分からない。原因は大きく3つの機序に分かれる。

⭐ MSI-H判定だけでLynch症候群Lynch syndrome (HNPCC)Lynch症候群（Lynch syndrome (HNPCC)）Lynch syndrome (HNPCC)（Lynch症候群）と確定してはいけない。 実務での順序は次のとおりである。IHCでMLH1蛋白の消失がみられた場合、まずMLH1プロモーターの高メチル化hypermethylation高メチル化（hypermethylation）hypermethylation（高メチル化）検査とBRAF V600E変異検査を行う。両方が陽性なら散発sporadic散発（sporadic）sporadic（散発）性としてほぼ確定でき、生殖細胞系列検査は通常不要である。どちらかが陰性、あるいは最初からMSH2・MSH6・PMS2単独の消失であれば、MLH1メチル化という「散発sporadic散発（sporadic）sporadic（散発）性の説明」が成り立たないため、遺伝カウンセリングcounselingカウンセリング（counseling）counseling（カウンセリング）のうえで生殖細胞系列のMMR遺伝子検査genetic testing遺伝子検査（genetic testing）genetic testing（遺伝子検査）に進む。

測定上の注意

• ⚠️ PMS2の生殖細胞系列病的バリアントgermline pathogenic variant生殖細胞系列病的バリアント（germline pathogenic variant）germline pathogenic variant（生殖細胞系列病的バリアント）によるLynch症候群Lynch syndrome (HNPCC)Lynch症候群（Lynch syndrome (HNPCC)）Lynch syndrome (HNPCC)（Lynch症候群）では、腫瘍のMSIシグナルがMLH1・MSH2関連の腫瘍より弱く、MSI-LやMSS相当にとどまることがある。 MSI検査が陰性でも、臨床像（若年発症・家族歴）が強ければLynch症候群Lynch syndrome (HNPCC)Lynch症候群（Lynch syndrome (HNPCC)）Lynch syndrome (HNPCC)（Lynch症候群）を除外しない。
• ⚠️ IHCの偽陰性は、蛋白発現を保ったまま機能だけを失うミスセンス変異missense mutationミスセンス変異（missense mutation）missense mutation（ミスセンス変異）で起こる。 染色パターンが正常に見えても臨床的な疑いが強ければ、MSI検査（PCR／NGS）を追加する。
• PCR法は腫瘍細胞含有率が低い検体（少量の生検、前処置conditioning前処置（conditioning）conditioning（前処置）後の検体など）で感度が落ちる。可能なら腫瘍細胞の多い部位から検体を採取する。
• NGSベースの判定は使用するアッセイ・パネル・カットオフ値cutoff (value)カットオフ値（cutoff (value)）cutoff (value)（カットオフ値）によって結果が変わり得るため、施設間で数値をそのまま比較しない。

臨床での使いどころ

MSIは一回きりの断面を見る検査で、CA19-9のように経時的serial経時的（serial）serial（経時的）な推移を追う指標ではない。使いどころは大きく3つに分かれる。

1. Lynch症候群Lynch syndrome (HNPCC)Lynch症候群（Lynch syndrome (HNPCC)）Lynch syndrome (HNPCC)（Lynch症候群）の拾い上げ：現行の推奨は家族歴の有無にかかわらず、新規診断の大腸癌・子宮内膜癌endometrial cancer子宮内膜癌（endometrial cancer）endometrial cancer（子宮内膜癌）全例でMMR免疫染色またはMSI検査を行う（universal tumor testing）。以前のAmsterdam基準Amsterdam criteriaAmsterdam基準（Amsterdam criteria）Amsterdam criteria（Amsterdam基準）・Bethesdaガイドラインのような家族歴・年齢による選別は見逃しが多く、現在は主流の入り口ではない。dMMR/MSI-Hが見つかれば、上記の順序でMLH1メチル化・BRAF V600Eを確認したうえで、必要例を遺伝カウンセリングcounselingカウンセリング（counseling）counseling（カウンセリング）・生殖細胞系列検査へつなぐ。
2. 免疫チェックポイント阻害薬immune checkpoint inhibitor (ICI)免疫チェックポイント阻害薬（immune checkpoint inhibitor (ICI)）immune checkpoint inhibitor (ICI)（免疫チェックポイント阻害薬）の適応判定：dMMR/MSI-H固形癌solid tumor固形癌（solid tumor）solid tumor（固形癌）は腫瘍変異量tumor mutational burden腫瘍変異量（tumor mutational burden）tumor mutational burden（腫瘍変異量）が高くネオ抗原neoantigenネオ抗原（neoantigen）neoantigen（ネオ抗原）を多く提示するため、抗PD-1抗体anti-PD-1 antibody抗PD-1抗体（anti-PD-1 antibody）anti-PD-1 antibody（抗PD-1抗体）が効きやすい。ペムブロリズマブpembrolizumabペムブロリズマブ（pembrolizumab）pembrolizumab（ペムブロリズマブ）は2017年、切除不能unresectable切除不能（unresectable）unresectable（切除不能）・転移性のdMMR/MSI-H固形癌solid tumor固形癌（solid tumor）solid tumor（固形癌）に対し原発臓器を問わない臓器横断的tissue-agnostic臓器横断的（tissue-agnostic）tissue-agnostic（臓器横断的）承認を米国で取得した最初の薬剤であり、その後複数の臨床試験clinical trial (clinical study)臨床試験（clinical trial (clinical study)）clinical trial (clinical study)（臨床試験）を統合した結果が正式承認へ切り替わっている。
3. 病期別の予後・補助療法adjuvant therapy補助療法（adjuvant therapy）adjuvant therapy（補助療法）への影響：MSI-H/dMMRの大腸癌は一般に予後良好だが、ステージStageステージ（Stage）Stage（ステージ）IIではフルオロウラシルfluorouracil (5-FU)フルオロウラシル（fluorouracil (5-FU)）fluorouracil (5-FU)（フルオロウラシル）単剤の術後補助化学療法による上乗せadd-on (incremental benefit)上乗せ（add-on (incremental benefit)）add-on (incremental benefit)（上乗せ）効果に乏しいとされ、化学療法の適応は慎重に検討する。ステージStageステージ（Stage）Stage（ステージ）III以降や切除可能resectable切除可能（resectable）resectable（切除可能）な局所進行大腸癌では、術前（周術期）の免疫チェックポイント阻害薬immune checkpoint inhibitor (ICI)免疫チェックポイント阻害薬（immune checkpoint inhibitor (ICI)）immune checkpoint inhibitor (ICI)（免疫チェックポイント阻害薬）投与で高い病理学的奏効pathological response病理学的奏効（pathological response）pathological response（病理学的奏効）が得られる報告が増えており、標準治療の位置づけが変わりつつある領域である。

まとめ

• MSIは腫瘍組織の分子検査で、複製スリップreplication slippage複製スリップ（replication slippage）replication slippage（複製スリップ）を正すミスマッチ修復mismatch repair, MMRミスマッチ修復（mismatch repair, MMR）mismatch repair, MMR（ミスマッチ修復）（MLH1・PMS2・MSH2・MSH6）が壊れているかを反復配列repetitive sequence反復配列（repetitive sequence）repetitive sequence（反復配列）長のばらつきとして検出する。
• 判定はPCR（5座中2座以上でMSI-H）、MMR蛋白の免疫染色（4蛋白）、NGSの3法があり、IHCとMSI検査はおおむね等価だが完全には一致しない。
• MSI-H/dMMRの原因は、生殖細胞系列変異germline mutation生殖細胞系列変異（germline mutation）germline mutation（生殖細胞系列変異）（Lynch症候群Lynch syndrome (HNPCC)Lynch症候群（Lynch syndrome (HNPCC)）Lynch syndrome (HNPCC)（Lynch症候群））、MLH1メチル化＋BRAF V600Eを伴う散発sporadic散発（sporadic）sporadic（散発）性、その他に分かれ、MSI-H判定だけではどれかを決められない。
• MLH1蛋白消失例ではメチル化・BRAF V600E検査で散発sporadic散発（sporadic）sporadic（散発）性を除外してから生殖細胞系列検査に進むという順序が重要である。
• 臨床では、大腸癌・子宮内膜癌endometrial cancer子宮内膜癌（endometrial cancer）endometrial cancer（子宮内膜癌）の全例スクリーニングによるLynch症候群Lynch syndrome (HNPCC)Lynch症候群（Lynch syndrome (HNPCC)）Lynch syndrome (HNPCC)（Lynch症候群）の拾い上げ、免疫チェックポイント阻害薬immune checkpoint inhibitor (ICI)免疫チェックポイント阻害薬（immune checkpoint inhibitor (ICI)）immune checkpoint inhibitor (ICI)（免疫チェックポイント阻害薬）（ペムブロリズマブpembrolizumabペムブロリズマブ（pembrolizumab）pembrolizumab（ペムブロリズマブ）など）の適応判定、病期別の補助療法adjuvant therapy補助療法（adjuvant therapy）adjuvant therapy（補助療法）選択という3つの場面で使われる。