掃碼聯系客服
導讀
2月4日是世界癌癥日。世衛組織國際癌癥研究機構最新發布的數據顯示，乳腺癌已經取代肺癌，成為全球第一大癌癥。在我國，每年新發乳腺癌病例約為42萬例，發病高峰在45—55歲。乳腺癌細胞可以通過多個途徑進行轉移，并且轉移后對身體的危害更大。這不但讓治療難度特別大，還因為轉移后讓其它器官出現了明顯的功能障礙，這才是乳腺癌這種惡性腫瘤致命的原因所在。
研究結果
在Translational Breast Cancer Research Consortium（轉化型乳腺癌研究聯盟）的基礎上，美國成立了一個學術醫療中心聯盟：Aurora US Transmitatic Project，目的是進行一項關于轉移性和原發乳腺癌（BCs）的多平臺基因組研究，類似于癌癥基因組圖譜(TCGA)對原發BCs的研究。本文的作者利用了Aurora 中55名女性轉移性乳腺癌（MBCs）患者數據，該隊列初診時的中位年齡為49歲。在轉移性環境中，這些患者均接受了系統治療。轉移來自多個部位，最常見的是肝、肺、淋巴結、腦和其他部位。與TCGA原發腫瘤相比，Aurora隊列有更多的三陰性BCs(TNBCs)和基底樣原發瘤患者。從每個標本中提取腫瘤DNA和RNA，并用于四種不同的分析：DNA外顯子組和低通全基因組測序(WGS)，使用rRNA耗盡和DNA甲基化微陣列的全轉錄RNA測序(RNAseq)。
總體而言，利用配對的數據集和多平臺基因組數據集為MBC的研究提供了前所未有的資源。體細胞突變圖譜確定TP53、KMT2C、FLG和PIK3CA是最常見的突變基因，以及在四個（AF94、AER2、AD9I和AD9E）雌激素受體陽性(ER+)的轉移瘤中存在ESR1突變。同樣，作者發現許多在AURORA原發性腫瘤中出現的體細胞突變也出現在配對轉移瘤中。Tp53和FLG基因在轉移性腫瘤中的突變率明顯高于原發灶，但調整假發現率后差異無統計學意義。對于體細胞DNA拷貝數圖譜，作者計算了533個復發DNA片段水平的分數，并觀察到11個片段在轉移過程中頻繁地擴增（圖1）。
為了評估原發腫瘤和其轉移瘤之間的基因表達差異，作者根據RNA-seq數據對123個樣本進行了PAM50分子分型，并測試了每個個體的亞型的一致性。在檢測的39例病例中，有13例顯示出原發腫瘤與其轉移之間的亞型轉換。作者發現，基底樣表型最穩定。相反，包括Lumina A(LumA)型、Lumina B(LumA) 型和HER2 Enriched(HER2E)型在內的“Lumina”亞型轉換頻率高，其表型不穩定。接下來，作者進行了相關的統計分析，尤其是將原發腫瘤與不同的轉移瘤分組進行了比較。作者主要把研究重點放在免疫細胞的特征上（這與病理學家評估的免疫細胞滲透率和基于DNA甲基化的白細胞滲透評估顯著相關）。總的來說，luminal /ER+亞型轉移（LumA、LumB和HER2E聯合）低表達成纖維細胞和內皮信號，很少與適應性免疫特征不同。相反，basal-like/TNBC轉移瘤的適應性免疫特征的表達顯著降低，包括多個T細胞、B細胞、自然殺傷細胞（NK）細胞和HLA相關的信號，而成纖維細胞和內皮細胞的信號沒有變化（圖2）。
這些對比分析表明，免疫功能可能會因轉移部位的不同而改變。為了驗證假設，作者利用Aurora-RAP聯合數據集分析同一個體內不同轉移部位的免疫特征。結果表明，肝轉移瘤的免疫標志比匹配的原發腫瘤低，但在肺轉移瘤中往往更高，這初步證實了作者的假設。作者還比較了肝轉移和腦轉移，發現了多個與免疫無關的不同特征。當將腦轉移與肺或淋巴結轉移進行比較時，腦轉移的免疫相關信號的表達也較低。這證實了免疫功能可能會因轉移部位的不同而改變。為了評估基因表達特征與患者生存的關系，作者利用Cox比例風險模型分析Aurora隊列。在這個隊列中，生存的主要決定因素與luminal/ER+相關的特征(較好的結果)、basal-like的表型特征(較差的結果)相關（圖3）。
在basal-like/TNBC轉移瘤中，HLA亞基因信號的表達減少。作者檢測了HLA-A、HLA-B、HLA-C和B2M的啟動子CpG島后發現在23個腫瘤中均出現了HLA-A甲基化。轉移性腫瘤中HLA-A啟動子甲基化的頻率顯著高于原發瘤，而配對分析并不顯著，但有相同的趨勢。相比之下，HLA-B、HLA-C或B2M的甲基化頻率不高。作者還觀察到在人類HLA-A甲基化的腫瘤中，HLA-A的基因表達較低，并且HLA-A蛋白的表達和HLA-A的DNA甲基化之間有相關的趨勢。DNA拷貝數分析還顯示，8名患者的23例樣本在該區域存在局灶性缺失，但在另外3名患者的13例樣本中，這些局灶性缺失發生在靠近一個HLA基因的區域。。原發腫瘤的HLA-A甲基化與HLA-A mRNA低水平和多種適應性免疫信號低表達有關。重要的是，即使調整了分期和PAM50亞型的多變量分析，HLA-A甲基化的腫瘤仍然顯示出更差的生存結果。由此可見，HLA-A的失調及其對抗腫瘤免疫的影響（圖4）。
作者對與轉移瘤的DNA甲基化變化進行了系統分析，以揭示表觀遺傳機制的影響。細胞成分對DNA甲基化特征有深刻影響。比較原發腫瘤和轉移瘤的統計檢驗分析發現，與其匹配的原發腫瘤相比，轉移性腫瘤中有123個CpG位點出現顯著的低甲基化。使用染色質免疫沉淀測序(CHIP-SEQ)數據集分析，作者發現在123個低甲基化的CpG位點、47個DNA結合位點（21種蛋白質）顯著過表達。一些參與雌激素信號轉導的蛋白質主要結合在這些低甲基化的CPG上，包括由ESR1、FOXA1、TFAP2a和Tfap2c編碼的蛋白質。作者通過對ESR1和FOXA1調控的潛在靶基因進行GO富集化分析，對啟動子甲基化的獲得進行了篩選。最終鑒定了三個基因(JAM3、YBX3和SYNDG1)啟動子DNA高甲基化與轉移相關。在轉移性腫瘤中，所有三種基因的基因表達都顯著低于匹配的原發腫瘤，這種現象在HER2E或luminal亞型中更為明顯（圖5）。
許多文章已經研究了DNA的克隆進化以及其對治療選擇的影響。本文的作者則集中于三個亞型轉換的案例，以探索表型的變化是否伴隨著DNA克隆性變化。患者AER8是ER+/PR+/HER2-Luma亞型原發腫瘤，并接受了新輔助化療和輔助內分泌治療加伊維莫司。該患者的兩個肝轉移屬于相同的克隆譜系（同于原發灶的顯性克隆譜系），與DNA高甲基化圖譜一致。RNA-seq檢測顯示亞型轉換為HER2E(但臨床仍為HER2-)，增殖特征增加，HLA-A mRNA水平和免疫細胞特征下降。
患者AFR3，他被診斷為ER+/PR+/HER2-Luma BC，也發生了亞型轉換。AFR3先接受化療，然后接受內分泌治療，并進展為多發性轉移。腦轉移標本顯示出ER-/PR-/HER2+的變化：基因表達分析證實HER2表達增加，亞型轉換為HER2E，伴隨著DNA克隆性變化。這種DNA克隆變化也反映在DNA高甲基化圖譜中，并且與ESR1和PGR下調以及ERBB2 mRNA上調有關。
患者AFE4顯示出相反的趨勢。這名患者是ER+/PR+/HER2+BC(HER2E表達亞型)，臨床HER2免疫組織化學(IHC)結果為陽性，熒光原位雜交(FISH)結果不確定，但HER mark檢測呈陽性。曲妥珠單抗治療30個月后，肺活檢表明為ER+/HER2-。RNA-seq檢測的三個轉移標本顯示亞型轉換為LumA或LumB，DNA克隆性變化和HER2擴增缺失，而HER2 mRNA水平略有下降。DNA甲基化特征與DNA克隆進化基本一致（圖6）?？傊齻€克隆進化的案例突出表明DNA克隆性的變化與基于基因表達的亞型變化相一致。
全文總結
已確診的轉移性腫瘤治療具有挑戰性，其生物學特性也很復雜。在這篇文章中，研究者通過RNA測序、腫瘤/種系DNA外顯子組、低通全基因組測序和整體DNA甲基化微陣列對55例轉移性乳腺癌女性進行了檢測。在對原發腫瘤和轉移腫瘤進行多平臺分析時，本文發現了幾種模式（表觀遺傳、基因組和轉錄進化）可以解釋轉移腫瘤的行為。這些發現可能對用免疫和HER2靶向療法治療轉移性乳腺癌有意義
參考文獻
[1] Garcia-Recio S, Hinoue T, Wheeler G L, et al. Multiomics in primary and metastatic breast tumors from the AURORA US network finds microenvironment and epigenetic drivers of metastasis [J]. Nat Cancer, 2023, 4(1): 128-47.
