基因組不穩定的分子解剖和治療利用是精準腫瘤學的核心。高通量定序揭示癌症基因組的多樣不穩定模式，並為合成致死治療提供分子指南。
DNA 損傷反應（DDR）網路
DDR 是分子整合系統：
- 感測器：MRN 複合體（MRE11-RAD50-NBS1）感測 DSB；9-1-1 感測 ssDNA
- 轉導者：ATM（DSB）、ATR（ssDNA/複製壓力）、DNA-PK 主導三個上游激酶
- 中介者：MDC1、53BP1、BRCA1
- 效應子：CHK1/CHK2、p53 驅動細胞週期停滯、修復、凋亡
DDR 基因在遺傳性癌症綜合徵和散發癌症中頻繁突變，構成治療機會。
HRD 生物標記的演進
BRCA 突變是最明確的 HRD 標記，但 HRD 譜系更廣：
- BRCAness：RAD51、PALB2、FANC 基因、ATM、CHEK2 突變
- 基因組瘢痕（genomic scar）：LOH、TAI（端粒等位基因不平衡）、LST（大規模狀態轉換）
- 商品化 HRD 評分：Myriad myChoice、FoundationOne HRD
Litton 等（2018, NEJM，EMBRACA）talazoparib 於 BRCA 突變轉移性乳癌延長 PFS。PAOLA-1（Ray-Coquard et al., 2019, NEJM）olaparib + bevacizumab 於 HRD 卵巢癌延長 PFS 至 37.2 月。
PARP 抑制劑抗藥
主要機制：
- BRCA 回復突變：框移逆轉，恢復 ORF
- 53BP1 / Shieldin 通路失活：平衡 HR/NHEJ，重獲 HR 能力
- PARP1 突變：DNA 結合域或催化域
- 多藥流失（ABCB1 過表達）
- 複製叉保護恢復：FANC 通路
這些機制推動組合策略：PARP + ATR、PARP + WEE1、PARP + IO。
ATR-CHK1-WEE1 合成致死
致癌基因誘導複製壓力（CCNE1 擴增、MYC 過表達、KRAS 突變）創造 ATR 依賴性。Berzosertib、ceralasertib、camonsertib 在 ATM-loss、CCNE1 擴增、HRD 腫瘤進入臨床試驗。adavosertib（WEE1）在 TP53 突變腫瘤。
POLQ 與 HRD 合成致死
DNA 聚合酶 θ（POLθ）主導「微同源末端接合」（MMEJ），是 HRD 細胞的核心備援修復路徑。POLQ 抑制劑（ART558、novobiocin）在 HRD 和 PARPi 抗藥腫瘤中合成致死（Zatreanu et al., 2021, Nature Communications），ART0380 進入臨床。
MSI-H 腫瘤的免疫機會
MMR 缺陷腫瘤：
- TMB 通常 >20-40/Mb（正常 <10）
- 大量 frameshift 新抗原
- 腫瘤浸潤淋巴細胞（TIL）豐富
KEYNOTE-177（André et al., 2020, NEJM）pembrolizumab 於 MSI-H 大腸癌首線優於化療，PFS 16.5 vs 8.2 月。KEYNOTE-158 泛癌 MSI-H 適應症：pembrolizumab 實體瘤 ORR 34.3%。dostarlimab 於子宮內膜癌獲批。
Cercek 等（2022, NEJM）報告局部晚期 MSI-H 直腸癌以 dostarlimab 單藥 6 個月達 100% 臨床完全反應，無需手術或放療，震撼腫瘤學界。
染色體碎裂的分子機制
Stephens 2011 Cell 首次描述。機制候選：
- 微核破裂：滯後染色體被包在微核中，複製和修復受損，後破裂
- 端粒危機：端粒斷裂融合循環（BFB）
- 異常 DNA 複製：複製塞車後的災難性修復
Zhang 等（2015, Nature）用 dicentric 染色體誘導 micronucleus 在細胞中重現 chromothripsis，確立微核機制。
DDR 基因作為免疫標記
HRD、MMRd 外，其他 DDR 缺陷也預測免疫反應：
- POLE/POLD1 外顯子突變：極高 TMB（超突變），對 PD-1 超敏感
- CDK12 失活：在 mCRPC 產生 tandem duplication，預測免疫反應
- ATM 突變：cGAS-STING 活化，免疫啟動
cGAS-STING 與基因組不穩定
胞質 DNA（微核、DSB 滲出）活化 cGAS-STING，產生 I 型干擾素。基因組不穩定腫瘤常呈 STING 活化，招募 CD8⁺ T 細胞。但也有負效應：慢性 STING 誘導 Treg 和免疫抑制。
STING 激動劑（如 ADU-S100、MK-1454）臨床試驗中，單藥效果有限但與 PD-1 抑制劑協同。
多重合成致死網路
整合 DDR 缺陷為治療圖譜：
- HRD：PARP、POLQ、ATR
- MSI-H：PD-1、WRN
- ATM-loss：ATR、WEE1
- TP53-mut：WEE1、CHK1
- CCNE1-amp：WEE1、PKMYT1
個人化匹配正在臨床試驗（如 PreTRACT、SPARK）。
前沿
- 單細胞 DDR 分析：異質性於治療反應
- CRISPR 合成致死篩選：發現新 DDR 依賴（如 KIF18A 於 CIN、WRN 於 MSI-H）
- Liquid biopsy DDR：ctDNA 追蹤 BRCA 回復突變動態
- HRD 獨立於 BRCA 的擴展：CDK12、RAD51C、BARD1
- 放射線 + DDR 抑制劑組合：IO + radiation + DDRi 三聯療法