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 ミスマッチ（mismatch） mismatch（ミスマッチ） 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） （MMR）機構が検出し修正する。MSH2とMSH6が対をなすMutSαがミスマッチ mismatch ミスマッチ（mismatch） mismatch（ミスマッチ） 部位を認識し、MLH1とPMS2が対をなす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["MutSα（MSH2+MSH6）が<span class='jp-term jp-term-diagram' title='mismatch'>ミスマッチ</span>を認識"]
    B --> C["MutLα（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のいずれかが機能喪失（dMMR）"] --> 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='microsatellite instability, MSI'>マイクロサテライト不安定性</span>（MSI）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。MLH1やMSH2はほかの蛋白とも安定な二量体を作れるが、PMS2はMLH1と、MSH6はMSH2としか二量体を作れず、単独では不安定である。そのためMLH1が失われるとPMS2も、MSH2が失われるとMSH6も一緒に消えるが、PMS2やMSH6だけが失われてもMLH1・MSH2の発現は残る¹。この非対称な対構造が、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PCR pentaplex 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 microsatellite instability testing MSI検査（microsatellite instability testing） microsatellite instability testing（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 microsatellite instability testing MSI検査（microsatellite instability testing） microsatellite instability testing（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。 実務での順序は腫瘍の種類で異なる。

• 大腸癌：IHCでMLH1蛋白の消失がみられた場合、まずBRAF V600E検査を行い、陰性なら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） 検査に進む。どちらかが陽性なら散発性と考えて生殖細胞系列検査は通常不要で、高メチル化hypermethylation 高メチル化（hypermethylation）hypermethylation（高メチル化） 検査も陰性なら遺伝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。MSI検査microsatellite instability testing MSI検査（microsatellite instability testing）microsatellite instability testing（MSI検査） が陽性の場合も同じ順序をたどる²。
• 子宮内膜癌endometrial cancer 子宮内膜癌（endometrial cancer）endometrial cancer（子宮内膜癌） などの婦人科癌：腫瘍性のBRAF変異がまれなため、BRAF V600Eは散発性の代わりにならない。NICEは、IHCでMLH1の消失（またはMLH1とPMS2の同時消失）があればBRAFを挟まず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） 検査を行い、検出されなければ生殖細胞系列検査へ進むとし、MSH2・MSH6の消失やPMS2単独の消失では直接、生殖細胞系列検査を行うとしている³¹。
• MSH2・MSH6・PMS2の消失：MLH1メチル化という「散発性の説明」が成り立たない。大腸癌ではNICEの手順どおり、遺伝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） に直接進む²。

測定上の注意

• ⚠️ MSH6やPMS2の欠損では、腫瘍が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（MSS）にとどまることがある。 子宮内膜癌endometrial cancer 子宮内膜癌（endometrial cancer）endometrial cancer（子宮内膜癌） などでは、MSI検査microsatellite instability testing MSI検査（microsatellite instability testing）microsatellite instability testing（MSI検査） だけを入口にするとMSH6の病的バリアント pathogenic variant 病的バリアント（pathogenic variant） pathogenic variant（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） を見逃しうる¹。MSI検査microsatellite instability testing MSI検査（microsatellite instability testing）microsatellite instability testing（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） を除外せず、IHCや生殖細胞系列検査を検討する。
• ⚠️ 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staining pattern 染色パターン（staining pattern）staining pattern（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microsatellite instability testing MSI検査（microsatellite instability testing）microsatellite instability testing（MSI検査） （PCR／NGS）を追加する。逆にMSIとIHCの不一致は、POLE病的バリアントpathogenic variant 病的バリアント（pathogenic variant）pathogenic variant（病的バリアント） に伴うMSI、腫瘍内でのMMR欠損の不均一性 heterogeneity 不均一性（heterogeneity） heterogeneity（不均一性） でも起こる。
• PCR法は腫瘍細胞含有率が低い検体（少量の生検、前処置pretreatment / conditioning / preparation 前処置（pretreatment / conditioning / preparation）pretreatment / conditioning / preparation（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 microsatellite instability testing MSI検査（microsatellite instability testing） microsatellite instability testing（MSI検査） を行う（universal tumor testing。大腸癌はNICE²、子宮内膜癌endometrial cancer 子宮内膜癌（endometrial cancer）endometrial cancer（子宮内膜癌） はNICE³と、資源がある場合の国際コンセンサス¹）。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・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。転移性のMSI-H/dMMR大腸癌の一次治療では、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） が化学療法より無増悪生存期間 progression-free survival, PFS 無増悪生存期間（progression-free survival, PFS） progression-free survival, PFS（無増悪生存期間） を延ばした（中央値16.5か月対8.2か月）。全生存期間overall survival, OS 全生存期間（overall survival, OS）overall survival, OS（全生存期間） は最終解析で有意差に届かなかったが、化学療法群の6割が抗PD-1/PD-L1療法へ交差しており、グレード3以上の治療関連有害事象 treatment-related adverse event 治療関連有害事象（treatment-related adverse event） treatment-related adverse event（治療関連有害事象） は22%対66%と少なかった⁴。
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で、ASCOの2022年ガイドラインは、ステージStage ステージ（Stage）Stage（ステージ） II結腸癌 colon cancer 結腸癌（colon cancer） colon cancer（結腸癌） のMSI-H/dMMRには補助化学療法 adjuvant chemotherapy 補助化学療法（adjuvant chemotherapy） adjuvant chemotherapy（補助化学療法） をルーチンには行わないとし、高リスク因子との組み合わせで行うと判断した場合はオキサリプラチン oxaliplatin オキサリプラチン（oxaliplatin） oxaliplatin（オキサリプラチン） を含む化学療法を推奨する⁵。局所進行・非転移のdMMR結腸癌 colon cancer 結腸癌（colon cancer） colon cancer（結腸癌） では、術前のニボルマブ nivolumab ニボルマブ（nivolumab） nivolumab（ニボルマブ） ＋イピリムマブ ipilimumab イピリムマブ（ipilimumab） ipilimumab（イピリムマブ） （第2相試験NICHE-2）で98%が病理学的奏効 pathological response病理学的奏効（pathological response） pathological response（病理学的奏効）、68%が病理学的完全奏効 pathological complete response 病理学的完全奏効（pathological complete response） pathological complete response（病理学的完全奏効） となり、中央値26か月の追跡で再発はなかった⁶。標準治療の位置づけが変わりつつある領域だが、追跡期間はまだ短い。

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 microsatellite instability testing MSI検査（microsatellite instability testing） microsatellite instability testing（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蛋白消失例では散発性かどうかを先に絞り込んでから生殖細胞系列検査に進む。大腸癌ではBRAF V600E、次いでMLH1高メチル化 hypermethylation 高メチル化（hypermethylation） hypermethylation（高メチル化） の順で、婦人科癌ではBRAFが使えずメチル化検査を用いる。PMS2・MSH6だけの消失は生殖細胞系列検査へ直接進む。
• 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。