02.05 预测HER2阳性乳腺癌靶向治疗反应性的分子生物标志物

单位：1.重庆大学附属肿瘤医院；2.复旦大学附属肿瘤医院

乳腺癌是我国女性发病率第1位的恶性肿瘤，2015年我国乳腺癌新发病例及死亡病例分别为26.8万例和6.9万例。特别是针对城市地区女性，乳腺癌所致的疾病负担日趋加重。HER2阳性乳腺癌是乳腺癌的一个特殊亚型，约占侵袭性乳腺癌的20%～30%，具有浸润性强、进展快速、复发风险高和预后差等临床特点。早在1987年，Slamon等发现，HER2蛋白质过表达和（或）基因扩增患者的无瘤生存率远低于HER2表达正常的患者。

随着各种测序技术的成熟，以及对人类基因组和乳腺癌基因组研究的不断深入，人们发现一些关键性基因的功能异常在乳腺癌的发生和发展过程中扮演重要角色。而这些由异常功能基因编码的特殊产物也为靶向乳腺癌细胞的精准治疗带来契机，使传统的基于临床病理的治疗模式向基于分子病理的个性化精准治疗模式转变。以HER2阳性乳腺癌为例，靶向药物曲妥珠单抗的应用极大改善这部分患者的整体预后。但大量研究表明，在分子水平乳腺癌具有高度的异质性，不同的患者使用相同的靶向药物临床获益不同。面对高昂的治疗费用、多样的靶向药物及药物不良反应，临床实际应用靶向治疗中，如何做到最优选择、最优搭配，成为当下的研究热点。

本文旨在综述各种参与HER2阳性乳腺癌发生和发展的主要分子通路、靶向抑制这些通路的主要靶向药物以及各种分子生物指标对靶向治疗反应性的预测作用，为临床实际应用提供参考。

1.HER/ErbB信号通路

在HER/ErbB家族信号通路中，HER1/ErbB-1、HER2/ErbB-2、HER3/ErbB-3和HER4/ErbB-4均包含1个细胞外结构域、1个跨膜结构域和细胞内的酪氨酸激酶活性结构域。一系列与表皮细胞生长因子（EGF）相关的配体均能与ErbB家族蛋白胞外部分结合，导致ErbB分子形成二聚体或与HER2分子形成异二聚体，从而启动下游复杂的分子信号转导事件。主要涉及的信号转导通路是磷脂酰肌醇激酶3（PI3K）蛋白激酶（Akt）、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）和大鼠肉瘤病毒癌基因同源物（Ras）小鼠肉瘤病毒癌基因同源物（Raf）丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）细胞外调节蛋白激酶（ERK）激酶（MEK）MAPK通路。信号最终被传递至细胞核内，激活转录因子启动相应的基因转录，最终调控细胞增殖、分化、迁移、抗凋亡和促进血管生成等过程（图1）。

近年来研究发现，HER2在整个HER/ErbB家族受体的活化中处于核心位置。当其蛋白过表达或基因扩增时，均能激活其下游的细胞信号通路，因此靶向治疗药物多以HER2为作用靶点，常用的有曲妥珠单抗、帕妥珠单抗、拉帕替尼、T-DM1等。

2.预测抗HER2靶向治疗疗效的生物标志物

2.1 HER2蛋白高表达和（或）基因扩增

大量针对HER2蛋白高表达和（或）基因扩增乳腺癌患者临床使用抗HER2靶向药物治疗的研究表明，乳腺癌细胞HER2蛋白高表达和（或）基因扩增是靶向治疗反应性的有效预测指标。这就使得对乳腺癌细胞HER2蛋白表达和（或）基因扩增状态的准确评估显得至关重要。2013年，美国临床肿瘤学会（ASCO）和美国病理医师学院（CAP）结合以往的研究数据，公布最新的HER2检测指南，指南推荐使用免疫组织化学法（IHC）检测HER2蛋白的表达水平。使用荧光原位杂交（FISH）技术检测HER2基因扩增水平。

IHC检测中，+++定义为HER2阳性，0和+为HER2阴性。IHC++为HER2不确定病例，需进一步行基因检测或选取不同的组织块重新检测或送至条件更好的实验室进行复测。FISH检测中，使用同时含有HER2基因和该基因所在的第17号染色体着丝粒（CEP17）序列的探针检测，结果HER2/CEP17比值≥2.0时，定义为HER2阳性；HER2/CEP17比值＜2.0，但平均HER2拷贝数/细胞≥6.0时也为HER2阳性。其中扩增细胞应均质、连续，且占浸润癌的＞10%。同时指南中也指出，对于HER2/CEP17比值≥2.0，但平均HER2拷贝数/细胞＜4.0的病例是否应该视为FISH阳性目前尚存在一定争议。

　　2.2　靶向药物与HER2分子结合能力改变

曲妥珠单抗发挥抗HER2作用的根本机制是其能够正确与肿瘤细胞膜表面的HER2分子相结合。曲妥珠单抗与HER2的结合表位可被肿瘤细胞高表达的黏蛋白4（MUC4）或透明质酸掩蔽，从而抑制曲妥珠单抗与HER2相结合。另一方面，MUC4与HER2分子形成的复合物可使HER2分子胞内酪氨酸激酶磷酸化，而启动下游信号通路，最终导致曲妥珠单抗耐药。

HER2分子可被基质金属蛋白酶水解为胞外段（ECD）及与膜相连的羧基末端片段（CTF），因与膜锚定的羧基末端片段分子量约为95kD，故也称为p95HER2。HER2阳性乳腺癌中，有约30%高表达p95HER2，此部分患者预后较HER2正常表达者更差。高表达p95HER2的肿瘤细胞，因为没有与曲妥珠单抗或帕妥珠单抗结合的HER2胞外结构域，从而导致靶向治疗效果不良。针对CLEOPATRA临床试验的亚组分析发现，接受曲妥珠单抗与帕妥珠单抗联用的双重阻断HER2方案后，外周血清ECD水平较低患者的临床预后优于外周血ECD水平较高患者。

　2.3下游信号通路（PI3K/Akt/mTOR）异常活化

研究者针对拉帕替尼耐药的研究中发现，同源性磷酸酶-张力蛋白（PTEN）的缺失或PIK3CA激活突变（E545K、H1047R）与拉帕替尼的耐药相关。Baselga等针对CLEOPATRA临床试验的亚组分析和EMILIA临床试验的亚组分析发现：（1）接受拉帕替尼治疗的患者中，肿瘤携带有PIK3CA突变或PTEN蛋白表达下降或缺失者无进展生存及总生存均缩短，但接受T-DM1治疗的患者中未发现此现象；（2）肿瘤中HER2mRNA高表达者对拉帕替尼及T-DM1敏感性增加；（3）肿瘤中低表达EGFR或低表达HER3mRNA者接受T-DM1治疗后可获得更长的无进展生存及总生存。

新近的一项针对BOLERO1和BOLERO3临床试验的探索性综合分析结果显示，HER2阳性的晚期乳腺癌患者中，具有PIK3CA突变、PTEN缺失或其他活化PI3K途径（AKT1突变）者，在曲妥珠单抗加用紫杉醇或长春瑞滨的治疗基础上，联用依维莫司，患者的无进展生存可延长。相对应的，在野生型PIK3CA、正常PTEN或正常PI3K活化途径的患者中没有观察到依维莫司的治疗获益。

2.4周期蛋白E基因扩增

Scaltriti等对34例HER2阳性乳腺癌患者进行全基因组测序发现，曲妥珠耐药细胞中周期蛋白E基因扩增。相较于周期蛋白E基因非扩增者，基因扩增患者使用曲妥珠单抗获益率更低（33.3%比87.5%，P＜0.02），无进展生存更短（6个月比14个月，P＜0.02）。进一步的体外研究显示，周期蛋白E基因过表达导致CDK2活化而启动细胞增殖，最终导致曲妥珠单抗耐药。通过敲除周期蛋白E基因或应用CDK2抑制剂可抑制耐药细胞异种移植肿瘤的生长。

2.5　HER2基因突变

靶向药物的广泛使用及基因测序技术的发展显示，一部分HER2基因非扩增或蛋白低表达的患者HER2基因往往携带频率较低（约为2%）的突变。此种情况在乳腺癌复发转移患者中尤为明显。且特殊位点的HER2基因突变与乳腺癌的发生、发展及抗HER2靶向治疗耐药有重要关联。体外实验证实，HER2基因在D880N和E837Y的突变与曲妥珠单克隆抗体耐药相关。L755S及T798M位点的突变与拉帕替尼的耐药相关，但L755S突变者对酪氨酸激酶不可逆抑制剂奈拉替尼（来那替尼）敏感。

奈拉替尼是针对HER1、HER2及HER4的不可逆小分子酪氨酸激酶抑制剂，对曲妥珠单抗耐药的乳腺癌仍有较好的治疗效果。奈拉替尼应用于HER2突变型的转移性乳腺癌已初显成果，NCT016708772期临床研究结果显示，对于HER2阴性，经循环肿瘤细胞DNA检测携带有HER2基因突变的患者使用奈拉替尼，客观缓解率（ORR）可达到31%。提示对于HER2基因不扩增但携带HER2突变的乳腺癌患者，使用不可逆酪氨酸酶抑制剂可获得一定的临床获益。

综合现有的各种研究结果，除HER2蛋白高表达和（或）基因扩增外，仍无明确的可预测靶向治疗反应性的分子生物标志物。p95HER2上调、血清ECD增多、PIK3CA突变、PTEN缺失、周期蛋白E基因扩增以及特殊位点的HER2基因突变等可用于常规靶向药物治疗发生耐药后患者选择其他药物时的参考。微小RNA（miRNA）是内源性的非编码RNA分子。研究显示，在肿瘤组织或血浆中异常表达的miRNA也可用作靶向药物治疗反应性的预测生物标志物，血浆中miR-210的水平升高与曲妥珠单抗耐药相关。然而miRNA作为预测性生物标志物引入临床实践，尚需进一步的标准化策略优化。

在个性化医学时代，未来的研究应该分为2个平行的方向：（1）随着对癌症信号转导途径研究的逐渐深入，可利用的抗肿瘤药物分子靶标逐渐增多，可提高治疗反应和改善药物耐受；（2）需要更多的转化研究来发现可以精确预测药物反应性的生物标志物，为患者提供最优的靶向药物方案选择，以达到个体化精准医疗的目的。

节选自：实用肿瘤杂志. 2017;32(6):499-502.