CMS1: 微衛星不穩定性(MSI) 免疫型

1.CMS1亞型之基因組改變：微衛星不穩定性（microsatellite instability , MSI）、CpG甲基化（CIMP）和BRAF突變

MSI占所有大腸直腸癌的15-20%，由於錯誤修補基因（Mismatch repair genes , MMR ）中的MLH1、MSH2、MSH6突變所致，MMR突變主要有2種方式：Lynch症候群的遺傳性突變，MLH1啟動子過度甲基化（散發性）。大部分MSI腫瘤為散發性，預後差于Lynch症候群，因此需要將二者區分。方法是評估BRAF突變，Lynch症候群不攜帶有BRAF突變，而多數散發MSI具有BRAF突變。綜合評估BRAF突變與MSI可區分何者是散發性MSI腫瘤。

雖然較Lynch症候群預後更差，但散發性MSI-H(高度微衛星不穩定性)腫瘤預後優於MSS(微衛星穩定性)的腫瘤，5年生存分別為72.4%和63%，即便存在有BRAF突變，MSI/BRAF突變和MSS/BRAF突變腫瘤的5年存活率分別為65%和46%，MSI可削弱BRAF作用，對於MSS的腫瘤而言，BRAF突變可以進一步導致預後更為不良。

檢測微衛星不穩定性(MSI)方法有二：評估BAT25、BAT26、D2S123、D5S346和D17S250，超過2個擴增子突變為MSI-H(高度微衛星不穩定性)，只有1個擴增子突變為MSI-L(低度微衛星不穩定性)，但此一方法之缺點為變化大、耗時間；而第2種方法是以免疫組織化學染色(IHC)評估三種MMR蛋白和PMS2的表達是否缺失，PMS2與MLH1形成異二聚體，MLH1缺失時也會導致PMS2缺失，任何一個蛋白表達缺失即為MSI-H(高度微衛星不穩定性)，此方法較為可靠，耗時少。這二種方法的敏感度分別為90.2%和 88.8%，因此二者作用相等。

CMS1的另一個特徵是CpG甲基化（CIMP），CpG高度甲基化(CIMP-H)和CpG低度甲基化(CIMP-L)之大腸惡性腫瘤的5年生存率分別為86%和80%，若存在BRAF突變時5年生存率分別為74%和45%。CpG的甲基化主要發生于抑癌基因和DNA的修復基因，MLH1發生CIMP時會導致散發性MSI，因此多數CpG高度甲基化(CIMP-H)腫瘤被視為MSI-H和BRAF突變腫瘤。CpG甲基化(CIMP)患者特徵為老年女性、吸煙、近端、MSI-H和BRAF突變。CpG高度甲基化(CIMP-H)/高度微衛星不穩定性(MSI-H)/BRAF突變之腫瘤內淋巴細胞浸潤增加。

由於MSI、CIMP和BRAF間的關係，特別是微衛星不穩定性(MSI)是CMS1中最重要的基因改變。如果CIMP的作用只是導致MLH1過度甲基化進而導致MSI，那麼單純採用免疫組織化學染色方法就可以對MSI進行評估即可。但問題是其它CMS分型中也偶爾會有MSI腫瘤，因此需要另一因素進一步區分CMS1。

2.CMS1亞型之表現型特徵-免疫浸潤

微衛星不穩定性(MSI)腫瘤之所以預後良好是起因於較高程度的炎性浸潤，腫瘤微環境中有腫瘤浸潤淋巴細胞（TILs）增加的情形，包括CD4+輔助型T細胞和細胞毒殺姓CD8+T細胞，能夠殺死癌細胞。位於腫瘤侵襲邊緣與腫瘤巢中的淋巴細胞確實能減慢腫瘤生長和侵犯，二個位置均有CD8+T淋巴細胞高度表達、或只有一個位置高度表達或二個位置均低度表達時，其5年存活率分別為73.8%、61.1% 和37.3%，因此CMS1亞型中腫瘤浸潤淋巴細胞（TILs）影響預後的程度遠超過MSI。

CMS2: 經典型

1.CMS2亞型之基因組改變：體拷貝數分析（SCNA）、WNT和MAPK

體拷貝數分析（Somatic Copy Number Analysis, SCNA）通過全基因組測序檢查，變化大，耗時多。SCNAs於大腸直腸癌中主要為20q、13q、8q和7號染色體增加和4、8p、18q和17p號染色體缺失，這些改變會透過WNT和MAPK訊息傳遞途徑驅動癌症細胞的進展，因此分析上述訊息傳遞途徑的蛋白表達能夠提供預後資訊。

β-catenin上調是大腸直腸癌疾病進展的關鍵步驟，核內β-catenin高度和低度表達大腸直腸癌的5年生存分別為0%和73%。β-catenin上調受到MAPK訊息傳遞途徑調節，因此β-catenin可以作為CMS2基因亞型的病理標誌，常規免疫組織化學染色的方法即可檢測。

2.CMS2亞型之表現型特徵-增殖

增殖是癌症進展的關鍵要素，低度和高度增殖率大腸直腸癌的3年存活率分別為68%和16%。β-catenin參與調節的腫瘤表現型特徵是高度增殖，而Ki67是提示細胞增殖的良好標誌，可用作β-catenin的替代標誌，對於確定是否為CMS2亞型有幫助。

CMS3: 代謝型

1. CMS3亞型基因組改變：RAS突變

KRAS的G12/13 突變是大腸直腸癌的早期驅動改變，結構性活化MAPK訊息傳遞途徑，導致預後不良。KRAS野生型與突變型的5年存活率為78%和73%，晚期大腸直腸癌的KRAS突變與肺轉移相關，NRAS作用則與KRAS相似，均可以預測抗EGFR標靶治療療效。雖然大部分CMS3亞型具有KRAS突變，但KRAS突變並非CMS3亞型所獨有，因此需要其它生物標誌來幫忙區分CMS3亞型。

2．CMS3亞型之表現型特徵-代謝

KRAS與癌細胞代謝相關，尤其是癌細胞發生代謝重組以利其生存和增殖時，包括KRAS在內的原癌基因會促進瓦氏效應（Warburg effect）。低度和高風險代謝基因特徵患者的3年存活率分別為84%和46%，然而癌細胞之異常代謝很難通過常規病理檢查。

CMS4: 間充質型

1.CMS4亞型之遺傳學改變：體拷貝數分析(SCNA)

與CMS2亞型一樣，此CMS4亞型之遺傳學改變，體拷貝數分析增高，通過影響TGFb訊息傳遞途徑而去影響預後，因此通過分析TGFβ途徑的蛋白表達能夠指導預後評估。

2.CMS4亞型之表型特徵-基質侵犯

大腸直腸癌中的TGFb主要來源是基質細胞，基質侵犯增加會導致TGFb 產生有所增加，進一步促進轉移，因此基質侵犯是重要的預測疾病惡化因素。

分子亞型轉化為臨床常規病理分型

以往也曾有研究嘗試通過病理分型作出大腸直腸癌相應的分子亞型。大腸直腸癌的各種分子亞型之基因組改變，會有所對應的特異病理表型特徵：CMS1免疫浸潤增加，CMS2增殖增加，CMS3代謝異常，CMS4基質侵犯增加。