Advances in Molecular OncologyAdvances in Molecular OncologyУспехи молекулярной онкологии2313-805X2413-3787Publishing House ABV Press75610.17650/2313-805X-2025-12-1-41-52RESEARCH ARTICLESЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИValidation of high-throughput sequencing-based test system for detection of microsatellite instability in colorectal cancer samplesВалидация тест-системы на основе высокопроизводительного секвенирования для детектирования микросателлитной нестабильности в образцах колоректального ракаhttps://orcid.org/0000-0003-1920-5076LebedevaA. A.ЛебедеваА. А.
Russian Federation

Alexandra Artemovna Lebedeva 

Bld. 4, 1A Leninsky Prospekt, Moscow 119049, Russia;

Bld. 2, 8 Trubetskaya St., Moscow 119991, Russia 

Александра Артемовна Лебедева 

Россия, 119049 Москва, Ленинский пр-кт, 4, стр. 1А;

Россия, 119991 Москва, ул. Трубецкая, 8, стр. 2 

lebedeva_a_a_1@staff.sechenov.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1952-9783TaraskinaA. N.ТараскинаА. Н.
Russian Federation

 Bld. 4, 1A Leninsky Prospekt, Moscow 119049, Russia 

 Россия, 119049 Москва, Ленинский пр-кт, 4, стр. 1А 

https://orcid.org/0000-0003-3861-5281KavunA. I.КавунА. И.
Russian Federation

 Bld. 4, 1A Leninsky Prospekt, Moscow 119049, Russia 

 Россия, 119049 Москва, Ленинский пр-кт, 4, стр. 1А 

https://orcid.org/0000-0002-7701-8765BelovaE. V.БеловаЕ. В.
Russian Federation

Bld. 4, 1A Leninsky Prospekt, Moscow 119049, Russia;

Bld. 2, 8 Trubetskaya St., Moscow 119991, Russia 

Россия, 119049 Москва, Ленинский пр-кт, 4, стр. 1А;

Россия, 119991 Москва, ул. Трубецкая, 8, стр. 2 

https://orcid.org/0000-0001-9054-1481Grigor'evaT. V.ГригорьеваТ. В.
Russian Federation

Bld. 4, 1A Leninsky Prospekt, Moscow 119049, Russia;

Bld. 2, 8 Trubetskaya St., Moscow 119991, Russia 

Россия, 119049 Москва, Ленинский пр-кт, 4, стр. 1А;

Россия, 119991 Москва, ул. Трубецкая, 8, стр. 2 

https://orcid.org/0000-0001-7753-3081KuznetsovaO. A.КузнецоваО. А.
Russian Federation

Bld. 4, 1A Leninsky Prospekt, Moscow 119049, Russia;

24 Kashirskoe Shosse, Moscow 115522, Russia 

 Россия, 119049 Москва, Ленинский пр-кт, 4, стр. 1А 

Россия, 115522 Москва, Каширское шоссе, 24 

https://orcid.org/0000-0002-8780-6159KravchukD. A.КравчукД. А.
Russian Federation

Bld. 3, 8 Sosenskiy Stan, Kommunarka Sosenskoye, Moscow 108814, Russia 

Россия, 108814 Москва, пос. Сосенское, пос.  Коммунарка, Сосенский Стан, 8, стр. 3 

https://orcid.org/0009-0007-7177-2875BelyaevaL. D.БеляеваЛ. Д.
Russian Federation

Bld. 2, 8 Trubetskaya St., Moscow 119991, Russia 

Россия, 119991 Москва, ул. Трубецкая, 8, стр. 2 

https://orcid.org/0000-0002-8958-9805NikulinV. E.НикулинВ. Э.
Russian Federation

24 Kashirskoe Shosse, Moscow 115522, Russia 

Россия, 115522 Москва, Каширское шоссе, 24 

https://orcid.org/0009-0008-7852-7466KhomenkoE. D.ХоменкоЕ. Д.
Russian Federation

Bld. 4, 1A Leninsky Prospekt, Moscow 119049, Russia 

Россия, 119049 Москва, Ленинский пр-кт, 4, стр. 1А 

https://orcid.org/0000-0002-0272-1747MileykoV. A.МилейкоВ. А.
Russian Federation

Bld. 4, 1A Leninsky Prospekt, Moscow 119049, Russia

Bld. 2, 8 Trubetskaya St., Moscow 119991, Russia 

Россия, 119049 Москва, Ленинский пр-кт, 4, стр. 1А;

Россия, 119991 Москва, ул. Трубецкая, 8, стр. 2 

https://orcid.org/0000-0003-2245-214XTryakinA. A.ТрякинА. А.
Russian Federation

24 Kashirskoe Shosse, Moscow 115522, Russia

Россия, 115522 Москва, Каширское шоссе, 24 

https://orcid.org/0000-0001-5615-7806FedyaninM. Yu.ФедянинМ. Ю.
Russian Federation

24 Kashirskoe Shosse, Moscow 115522, Russia;

Bld. 3, 8 Sosenskiy Stan, Kommunarka Sosenskoye, Moscow 108814, Russia;

70 Nizhnyaya Pervomayskaya St., Moscow 105203, Russia 

Россия, 115522 Москва, Каширское шоссе, 24;

Россия, 108814 Москва, пос. Сосенское, пос. Коммунарка, Сосенский Стан, 8, стр. 3;

Россия, 105203 Москва, ул. Нижняя Первомайская, 70 

https://orcid.org/0000-0002-9961-0129IvanovM. V.ИвановМ. В.
Russian Federation

Bld. 4, 1A Leninsky Prospekt, Moscow 119049, Russia

Bld. 2, 8 Trubetskaya St., Moscow 119991, Russia 

Россия, 119049 Москва, Ленинский пр-кт, 4, стр. 1А;

Россия, 119991 Москва, ул. Трубецкая, 8, стр. 2 

LLC OncoAtlasООО «ОнкоАтлас»Sechenov University, Ministry of Health of RussiaФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет)N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology, Ministry of Health of RussiaФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава РоссииMoscow Multidisciplinary Clinical Center “Kommunarka”, Moscow Healthcare DepartmentГБУЗ г. Москвы «Московский многопрофильный клинический центр «Коммунарка» Департамента здравоохранения г. Москвы»N.I. Pirogov National Medical and Surgical Center, Ministry of Health of RussiaФГБУ «Национальный медико-хирургический центр им. Н.И. Пирогова» Минздрава России1501202512141521404202514042025Copyright ©; 2025, Lebedeva A.A., Taraskina A.N., Kavun A.I., Belova E.V., Grigor'eva T.V., Kuznetsova O.A., Kravchuk D.A., Belyaeva L.D., Nikulin V.E., Khomenko E.D., Mileyko V.A., Tryakin A.A., Fedyanin M.Y., Ivanov M.V.Copyright ©; 2025, Лебедева А.А., Тараскина А.Н., Кавун А.И., Белова Е.В., Григорьева Т.В., Кузнецова О.А., Кравчук Д.А., Беляева Л.Д., Никулин В.Э., Хоменко Е.Д., Милейко В.А., Трякин А.А., Федянин М.Ю., Иванов М.В.2025Lebedeva A.A., Taraskina A.N., Kavun A.I., Belova E.V., Grigor'eva T.V., Kuznetsova O.A., Kravchuk D.A., Belyaeva L.D., Nikulin V.E., Khomenko E.D., Mileyko V.A., Tryakin A.A., Fedyanin M.Y., Ivanov M.V.Лебедева А.А., Тараскина А.Н., Кавун А.И., Белова Е.В., Григорьева Т.В., Кузнецова О.А., Кравчук Д.А., Беляева Л.Д., Никулин В.Э., Хоменко Е.Д., Милейко В.А., Трякин А.А., Федянин М.Ю., Иванов М.В.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://umo.abvpress.ru/jour/article/view/756

Introduction. Currently in routine clinical practice, standard methods based on polymerase chain reaction (PCR) and immunohistochemical examination are used to determine microsatellite instability (MSI) and deficient mismatch repair system (dMMR). MSI identification using high-throughput sequencing (next generation sequencing, NGS) is of special interest because it allows to analyze a large number of microsatellites and simultaneously study alterations in therapeutically significant genes.Aim. To validate of amplicon-based NGS panel for analysis of MSI and alterations in clinically significant genes in colorectal cancer.Materials and methods. High-throughput sequencing for MSI analysis was performed on formalin-fixed paraffinembedded (FFPE) samples from patients with colorectal cancer of any stage using amplicon-based panel “Solo-test Driver” (Russia) which covers 38 genes and 39 short tandem repeats (mononucleotides). As a reference method, 5-loci (BAT25, BAT26, NR21, NR24 and NR27) PCR was used. In NGS, MSI was evaluated based on κmer distribution. Statistical analysis was performed using Cohen’s kappa (κ), Mann-Whitney u test, and Fisher’s exact test.Results. An amplicon-based NGS panel for analysis of MSI in 39 loci and alterations in 39 genes was developed and validated on 160 archival FFPE samples of colorectal cancer. Per PCR, 42 (26.25 %) samples were MSI-positive, 118 (73.75 %) were MSI-negative. The results of PCR and NGS were concordant in 98.75 % (158/160) cases.Conclusion. The κ coefficient was 0.97 which demonstrates high concordance of MSI analyses using PCR and the developed NGS-based assay system.

Введение. На сегодняшний день в рутинной клинической практике для определения микросателлитной нестабильности (MSI) и дефицита репарации ошибочно спаренных оснований (dMMR) используют стандартные методы на основе полимеразной цепной реакции (пЦР) или иммуногистохимического исследования. Выявление MSI с помощью метода высокопроизводительного секвенирования (секвенирования нового поколения – next generation sequencing, NGS) представляет особый интерес в связи с возможностью анализа большого количества микросателлитов, а также одновременного исследования альтераций в терапевтически значимых генах.Цель исследования – валидация ампликонной NGS-панели для анализа MSI и альтераций в генах, клинически значимых при колоректальном раке.Материалы и методы. Высокопроизводительное секвенирование для анализа MSI проводилось на фиксированных в формалине и залитых парафином (FFPE) образцах пациентов с колоректальным раком всех стадий с использованием ампликонной панели «Соло-тест Драйвер» (Россия), охватывающей 38 генов и 39 коротких тандемных повторов (мононуклеотидов). В качестве референсного метода применяли пЦР по 5 локусам (BAT25, BAT26, NR21, NR24 и NR27). В ходе NGS MSI оценивали на основе распределения κ-меров. Статистический анализ проводили с использованием коэффициента каппа коэна (κ), u-критерия Манна–Уитни и точного теста Фишера.Результаты. Разработана ампликонная NGS-панель для анализа MSI в 39 локусах, а также альтераций в 39 генах, которая провалидирована на 160 архивных FFPE-образцах колоректального рака. по результатам ПЦР 42 (26,25 %) образца оказались MSI-положительными, 118 (73,75 %) – MSI-отрицательными. Результаты ПЦР и NGS были конкордантными в 98,75 % (158/160) случаев.Заключение. коэффициент κ составил 0,97, что свидетельствует о высокой конкордантности анализа MSI с помощью ПЦР и разработанной тест-системы на основе NGS.

high-throughput sequencingnext generation sequencingmicrosatelliteвысокопроизводительное секвенированиесеквенирование нового поколениямикросателлитная нестабильностьThe research was supported by a grant from the Russian Science Foundation (grant No. 22-75-10154).Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда (грант № 22-75-10154).Baretti M., Le D.T. DNA mismatch repair in cancer. Pharmacol Ther 2018;189:45–62. DOI: 10.1016/j.pharmthera.2018.04.004 2. Ma J., Setton J., Lee N.Y. et al. The therapeutic significance of mutational signatures from DNA repair deficiency in cancer. Nat Commun 2018;9(1):3292. DOI: 10.1038/s41467-018-05228-yLepore Signorile M., Disciglio V., Di Carlo G. et al. From genetics to histomolecular characterization: an insight into colorectal carcinogenesis in Lynch syndrome. Int J Mol Sci 2021;22(13):6767. DOI: 10.3390/ijms22136767Lower S.S., McGurk M.P., Clark A.G. et al. Satellite DNA evolution: old ideas, new approaches. Curr Opin Genet Dev 2018;49:70–8. DOI: 10.1016/j.gde.2018.03.003Kavun A., Veselovsky E., Lebedeva A. et al. Microsatellite instability: a review of molecular epidemiology and implications for immune checkpoint inhibitor therapy. Cancers 2023;15(8):2288. DOI: 10.3390/cancers15082288Luchini C., Bibeau F., Ligtenberg M.J.L. et al. ESMO recommendations on microsatellite instability testing for immunotherapy in cancer, and its relationship with PD-1/PD-L1 expression and tumour mutational burden: a systematic reviewbased approach. Ann Oncol 2019;30(8):1232–43. DOI: 10.1093/annonc/mdz116Yakushina V., Kavun A., Veselovsky E. et al. Microsatellite Instability detection: the current standards, limitations, and misinterpretations. JCO Precis Oncol 2023;7:e2300010. DOI: 10.1200/po.23.00010Amato M., Franco R., Facchini G. et al. Microsatellite instability: from the implementation of the detection to a prognostic and predictive role in cancers. Int J Mol Sci 2022;23(15):8726. DOI: 10.3390/ijms23158726Umar A., Boland C.R., Terdiman J.P. et al. Revised Bethesda guidelines for hereditary nonpolyposis colorectal cancer (Lynch syndrome) and microsatellite instability. J Natl Cancer Inst 2004;96(4):261–8. DOI: 10.1093/jnci/djh034Goel A., Nagasaka T., Hamelin R. et al. An optimized pentaplex PCR for detecting DNA mismatch repair-deficient colorectal cancers. PLoS One 2010;5(2):e9393. DOI: 10.1371/journal.pone.0009393Coelho H., Jones-Hughes T., Snowsill T. et al. A systematic review of test accuracy studies evaluating molecular micro-satellite instability testing for the detection of individuals with Lynch syndrome. BMC Cancer 2017;17(1):836. DOI: 10.1186/s12885-017-3820-5Parente P., Grillo F., Vanoli A. et al. The day-to-day practice of MMR and MSI assessment in colorectal adenocarcinoma: what we know and what we still need to explore. Dig Dis 2023;41(5):746–56. DOI: 10.1159/000531003Ukkola I., Nummela P., Kero M., Ristimäki A. Diagnostic performance of Idylla MSI test in colorectal cancer biopsies. Diagn Pathol 2023;18(1):39. DOI: 10.1186/s13000-023-01328-6Cohen R., Hain E., Buhard O. et al. Association of primary resistance to immune checkpoint inhibitors in metastatic colorectal cancer with misdiagnosis of microsatellite instability or mismatch repair deficiency status. JAMA Oncol 2019;5(4):551–5. DOI: 10.1001/jamaoncol.2018.4942Shia J. The diversity of tumours with microsatellite instability: molecular mechanisms and impact upon microsatellite instability testing and mismatch repair protein immunohistochemistry. Histopathology 2020;78(4):485–97. DOI: 10.1111/his.14271Cortes-Ciriano I., Lee S., Park W.Y. et al. A molecular portrait of microsatellite instability across multiple cancers. Nat Commun 2017;8(1):15180. DOI: 10.1038/ncomms15180Yang R.K., Chen H., Roy-Chowdhuri S. et al. Clinical testing for mismatch repair in neoplasms using multiple laboratory methods. Cancers 2022;14(19):4550. DOI: 10.3390/cancers14194550Kim T.M., Laird P.W., Park P.J. The landscape of microsatellite instability in colorectal and endometrial cancer genomes. Cell 2013;155(4):858–68. DOI: 10.1016/j.cell.2013.10.015Kuismanen S.A., Moisio A.L., Schweizer P. et al. Endometrial and colorectal tumors from patients with hereditary nonpolyposis colon cancer display different patterns of microsatellite instability. Am J Pathol 2002;160(6):1953–8. DOI: 10.1016/s0002-9440(10)61144-3Gilson P., Merlin J.L., Harlé A. Detection of microsatellite instability: state of the art and future applications in circulating tumour DNA (ctDNA). Cancers 2021;13(7):1491. DOI: 10.3390/cancers13071491Ratovomanana T., Cohen R., Svrcek M. et al. Performance of next-generation sequencing for the detection of microsatellite instability in colorectal cancer with deficient DNA mismatch repair. Gastroenterology 2021;161(3):814–26.e7. DOI: 10.1053/j.gastro.2021.05.007Lebedeva A., Belova E., Grigoreva T. et al. MSI detection by NGS using tumor samples and liquid biopsy for patients with solid tumors: a single institution experience. Ann Oncol 2023;8(1):1–55. DOI: 10.1016/esmoop/esmoop101646Cisneros-Villanueva M., Hidalgo-Pérez L., Rios-Romero M. et al. Cell-free DNA analysis in current cancer clinical trials: a review. Br J Cancer 2022;126(3):391–400. DOI: 10.1038/s41416-021-01696-0Yu F., Makrigiorgos A., Leong K.W. et al. Sensitive detection of microsatellite instability in tissues and liquid biopsies: recent developments and updates. Comput Struct Biotechnol J 2021;19:4931–40. DOI: 10.1016/j.csbj.2021.08.037Jia P., Yang X., Guo L. et al. MSIsensor-pro: fast, accurate, and matched-normal-sample-free detection of microsatellite instability. Genomics Proteomics Bioinformatics 2020;18(1):65–71. DOI: 10.1016/j.gpb.2020.02.001Trabucco S.E., Gowen K., Maund S.L. et al. A novel nextgeneration sequencing approach to detecting microsatellite instability and pan-tumor characterization of 1000 microsatellite instability-high cases in 67,000 patient samples. J Mol Diagn 2019;21(6):1053–66. DOI: 10.1016/j.jmoldx.2019.06.011Zhao L., Shan G., Li L. et al. A robust method for the rapid detection of microsatellite instability in colorectal cancer. Oncol Letters 2020;20(2):1982–8. DOI: 10.3892/ol.2020.11702Froyen G., Geerdens E., Berden S. et al. Diagnostic validation of a comprehensive targeted panel for broad mutational and biomarker analysis in solid tumors. Cancers 2022;14(10):2457. DOI: 10.3390/cancers14102457Zheng K., Wan H., Zhang J. et al. A novel NGS-based microsatellite instability (MSI) status classifier with 9 loci for colorectal cancer patients. J Transl Med 2020;18(1):215. DOI: 10.1186/s12967-020-02373-1Gan C., Love C., Beshay V. et al. Applicability of next generation sequencing technology in microsatellite instability testing. Genes 2015;6(1):46–59. DOI: 10.3390/genes6010046Hirotsu Y., Nagakubo Y., Amemiya K. et al. Microsatellite instability status is determined by targeted sequencing with MSIcall in 25 cancer types. Clinica Chimica Acta 2020;502:207–13. DOI: 10.1016/j.cca.2019.11.002Yuza K., Nagahashi M., Watanabe S. et al. Hypermutation and microsatellite instability in gastrointestinal cancers. Oncotarget 2017;8(67):112103–15. DOI: 10.18632/oncotarget.22783Goodman A.M., Sokol E.S., Frampton G.M. et al. Microsatellitestable tumors with high mutational burden benefit from immunotherapy. Cancer Immunol Res 2019;7(10):1570–3. DOI: 10.1158/2326-6066.cir-19-0149McGivern A., Wynter C.V.A., Whitehall V.L.J. et al. Promoter hypermethylation frequency and BRAF mutations distinguish hereditary non-polyposis colon cancer from sporadic MSI-H colon cancer. Familial Cancer 2002;3(2):101–7. DOI: 10.1023/b:fame.0000039861.30651.c8Bond C.E., Liu C., Kawamata F. et al. Oncogenic BRAF mutation induces DNA methylation changes in a murine model for human serrated colorectal neoplasia. Epigenetics 2018;13(1):40–8. DOI: 10.1080/15592294.2017.1411446