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今天給大家分享一篇重慶醫科大學附屬第一醫院的研究團隊于今年7月份發表在Molecular oncology (IF=6.574)上的文章，作者通過整合多組學數據刻畫了高級別雌激素受體陽性、HER2陰性乳腺癌。
在這項研究中，作者系統地分析了臨床數據和多組學數據，探索了針對高級別 ER+ HER2-乳腺癌患者的個性化治療潛在策略。該研究數據表明，與較低級別的腫瘤相比，III 級 ER+ HER2- 腫瘤具有不同的臨床和分子特征，尤其是在具有non-luminal樣的病例中。
研究背景：
（1）雌激素受體陽性和人表皮生長因子受體 2 陰性 (ER+ HER2-) 的乳腺癌約占所有浸潤性乳腺癌病例的 60-70%。
（2）高組織學分級的ER+ HER2- 腫瘤對內分泌治療應答不佳，但為什么出現該現象的原因尚不清楚。
研究數據：
（1）六個患者隊列如下，包含了臨床病理數據、多組學數據和隨訪數據：
（2）來自美國國家癌癥研究所（NCI）2019年4月發布的監測、流行病學和最終結果數據庫(SEER)。該數據庫中的150060例HER2陰性患者中，25 629例(17.1%)為ER+ HER2-。
（3）來自乳腺癌國際聯盟(METABRIC)，包含404例III級ER+ HER2-病例，有RNAseq、體細胞突變、拷貝數改變(CNAs)和臨床數據。
（4）來自癌癥基因組圖譜(TCGA)，包含88例III級ER+ HER2-病例，有RNAseq、體細胞突變、拷貝數改變(CNAs)和臨床數據。
（5）來自紀念斯隆凱特琳癌癥中心(MSKCC)，包含272例無轉移和39例轉移III級ER+ HER-患者的體細胞突變和CNAs數據。
（6）來自華西臨床合作組(WCCCG)，包含546例ER+ HER2- III級患者。
（7）來自復旦大學上海腫瘤中心(FUSCC)，包含348例ER+ HER2- III級患者。
研究結果：
一、ER+ HER2-III級腫瘤的臨床病理特征及生存結局：
（1）與 I/II 級 ER+ HER2- 腫瘤病例相比，III 級 ER+ HER2- 患者的診斷年齡更小、內在 B 樣亞型更多、浸潤性導管癌、腫瘤更大、淋巴癌風險更大淋巴結轉移，接受化療的機會更高。
（2）在對混雜因素進行全面校正后，發現與 I/II 級 ER+ HER2- 病例或 TNBC 相比，III 級 ER+ HER2- 病例的中位生存結局更差，包括 DFS、OS和BCSS三個指標。
（3）為了系統地評估分子亞型和組織學分級對 BCSS 的影響，作者對 SEER 隊列中于 2010 年至 2014 年間診斷出的所有非轉移性女性乳腺癌患者進行了生存分析。發現較高的組織學分級與 ER+ HER2- 病例的死亡風險增加密切相關（如圖1E），但在其他表型中發現中等關聯（ER+ HER2+ 和 TNBC）以及沒有關聯（ER-PR-HER2+）。
（4）在接受內分泌治療的 ER+ HER2-亞組中，與 I/II 級病例相比，III 級病例與更差的 DFS 相關（如圖 1C，D、H、K），但 III 級和 I/未接受內分泌治療的 II 例（如圖 1G、H）。
二、多組學數據概況：
（1）與 I/II 級 ER+ HER2- 病例相比，III 級 ER+ HER2- 患者呈現出更高的致癌通路增殖評分、細胞周期、DNA 損傷反應評分和更低的激素評分（如圖2A）
（2）通過比較三組之間的體細胞改變，包括基因水平突變和 CNAs（如圖2B,C），發現與I/II 級病例相比，已知的癌癥驅動事件，如突變的 TP53（42.0% vs. 8.8%）和 RB1 缺失（60.9% vs. 35.8%）在 III 級病例中更為豐富。
三、ER+ HER2-組織學分級III的患者的全基因組范圍的DNA甲基化分析：
（1）作者通過整合Illumina Infinium HumanMethylation450 BeadChip平臺(HM450)的DNA甲基化分析結果和TCGA的RNA-seq數據，識別出了顯著的高/低甲基化基因（DMC）。
（2）與正常組織(n = 14)相比，在III級ER+ HER2-病例中，高甲基化的DMC為11 085個，低甲基化的DMC為14829個，基因mRNA表達下調678個，上調3726個(如圖3.1A)。
（3）唯一overlap的DMC基因對cg18629132-MKI67 (如圖3.1B,C)。這一結果表明，III級ER+ HER2-病例可能在分化過程中失去DNA甲基化，通過表觀遺傳學上調MKI67表達，從而促進腫瘤的增殖。
（4）為了驗證這一結果，作者對來自重慶醫科大學第一附屬醫院的樣本進行了MSP分析。MKI67啟動子的甲基化在所有I/II級ER+ HER2-腫瘤(10/10)和正常乳腺組織樣本(15/15)中均檢測到，但在10個III級ER+ HER2-腫瘤中僅檢測到3個(30%)，在15個TNBC組織中檢測到0個(如圖3.1E)。
（5）進一步，在TCGA和WCCCG隊列中又驗證了該現象，III級ER+ HER2-腫瘤與MKI67的mRNA和蛋白表達水平分別高于I/II級腫瘤(如圖3.2F,G)。另外，與I/II級腫瘤相比，III級ER+ HER2-患者的MKI67基因組區域overlap的拷貝數擴增事件更多，這可能有助于MKI67 mRNA的高表達(如圖3.2H,I)。
四、ER+ HER2-的組織學分級III的腫瘤的CAN分析：
作者分別計算了廣義(BCS)、聚焦(FCS)和全球(GCS) CNA評分，為每個樣本提供了三種不同的CNA水平量化值。發現與低級別ER+ HER2-腫瘤相比，III組織學級別的ER+ HER2-腫瘤具有更高的FCS(中位數296 vs 94)、BCS(中位數40.5 vs 10)和GCS(中位數0.95 vs 0.72)（如圖4.1 A,B）。
五、ER+ HER2-III級腫瘤中候選驅動事件的識別：
（1）作者根據 MSKCC 隊列的初治原發性（n = 270）和治療后轉移性疾病（n = 243）確定 III 級 ER+ HER2- 腫瘤患者的候選驅動事件。與未接受治療的腫瘤相比，在芳香酶抑制劑治療的轉移樣本中檢測到基因 ESR1（10.3% 對 1.1%）和 TP53（48.6% 對 31.1%）的突變富集（如圖4.1D）。轉移性疾病患者的大部分 TP53 改變是位于 DNA 結合域的錯義突變，而一些也存在于四聚化域中（如圖4.2E）。
（2）作者使用GISTIC 確定了來自 TCGA 的 III 級 ER+ HER2 -病例中的 16 個致癌性focal事件（如圖4.2F），以及來自 MSKCC 的轉移性 III 級 ER+ HER2-病例中的 10個focal事件（如圖4.2G）。
（3）在 METABRIC 隊列中，根據診斷年齡、腫瘤分期、放療、內分泌治療、化療和手術調整的多變量 Cox 比例風險回歸表明 MDM2 擴增是 OS（如圖4.2H）和 BCSS（如圖4.2F）的獨立預后因素。同樣，有 MYC 擴增的 III 級 ER+ HER2- 患者與沒有 MYC 擴增的患者相比，OS 有縮短的趨勢（如圖 4.2I）。
（4）當通過 GSEA 在 III 級 ER+ HER2 乳腺癌中評估 MDM2/MYC 擴增組中的富集通路時，發現具有 MDM2/MYC 擴增的 III 級 ER+ HER2-患者富含細胞周期 KEGG 通路（如圖 4J,K）。
六、ER+ HER2-的III級乳腺癌患者的治療應答根據其內在亞型而不同：
（1）作者比較了 I/II 級和 III 級 ER+ HER2- 腫瘤之間的內在亞型分布。與 I/II 級腫瘤患者相比，III 級 ER+ HER2-乳腺癌患者中有更多的luminal B樣亞型和non-luminal樣亞型（即正常樣、HER2 富集和basal樣）（如圖5.1A），表明高級別腫瘤是異質的。
（2）為了鑒定luminal亞型和non-luminal亞型之間的分子差異，作者對兩組腫瘤進行了差異基因表達分析，共鑒定了 641 個差異表達基因（如圖5.1B），其中 255 個在非管腔亞型中上調，386 個在管腔亞型中上調。
（3）計算了 6475 條已知通路的 GSVA 評分，并對來自 III級ER+ HER2- 患者的non-luminal樣和luminal樣腫瘤進行了類似的差異比較。發現 147 條統計學差異通路在non-luminal樣腫瘤中上調，25 條在luminal樣腫瘤中上調（如圖5.1C）。
（4）T 細胞標志物、上皮間質轉化、通過 NF-kB 通路的 TNF 信號、細胞因子信號基因以及免疫相關通路，如 PD-1、CD8、IL-2 和 IL-12 信號通路，以及免疫細胞類型特征，如細胞毒性細胞和 NK 細胞在non-luminal組中上調（如圖5.1C、5.2D）。
（5）為了闡明臨床實踐中non-luminal樣的預測面板，作者開發了一個雙基因面板（GATA3 和 AGR3）來識別 III 級 ER+ HER2 患者中的non-luminal樣病例，其中 GATA3 和 AGR3 都傾向于與管腔樣亞型相關（如圖5.2E）。TCGA 數據庫和 METABRIC 數據庫中雙基因分類器的混淆矩陣表明，對訓練集（TCGA）和驗證集（METABRIC）的準確率分別為 98.8% 和 84.2%（如圖5.2F）。
（6）作者通過IHC實驗進一步驗證了這個雙基因面板（如圖5G,H,J）。
文章小結：
該研究表明與低/中級腫瘤相比，高組織學級別ER+ HER2-腫瘤患者更有可能出現不良預后，特別是在臨床實踐中，可以使用作者開發的雙基因分類器來識別non-lunimal病例。該研究結果也表明了針對組織III級ER+ HER2-乳腺癌定制個性化治療的重要性，并且對于作者所提到的潛在靶向藥物也值得后續的臨床驗證。
