ER/PR+HER2-乳腺肿瘤内分泌治疗耐药的基因组特征

在一项为期5年的ER/PR+HER2乳腺癌患者随访队列中，全基因组测序发现基因组不稳定和同源重组修复失败是治疗耐药的标志。

　　

探寻 ER/PR+HER2 - 乳腺癌内分泌治疗耐药的基因组特征 —— 印度国家生物医学基因组学研究所研究解读

印度国家生物医学基因组学研究所（BRIC-NIBMG）等多单位的研究人员 Arnab Ghosh、Rohan Chaubal 等在Communications Biology期刊上发表了题为 “Genomic hallmarks of endocrine therapy resistance in ER/PR+HER2- breast tumours” 的论文。该研究对理解 ER/PR+HER2 - 乳腺癌内分泌治疗耐药机制意义重大，有望为乳腺癌精准治疗、药物研发及预后评估提供关键依据，推动乳腺癌治疗领域的发展。

一、研究背景

乳腺癌是全球范围内女性常见的恶性肿瘤，在印度其发病率也居高不下，严重威胁女性健康。依据雌激素受体（ER）、孕激素受体（PR）和 HER2 受体的表达情况，乳腺癌可分为多种亚型，其中 ER/PR+HER2 - 亚型最为常见 。与三阴性乳腺癌（TNBC）不同，ER/PR + 乳腺癌患者对内分泌治疗敏感，可使用抗雌激素药物（如他莫昔芬）或芳香化酶抑制剂（如阿那曲唑、来曲唑）进行治疗，总体生存情况较好。然而，部分 ER/PR + 乳腺癌患者会对内分泌治疗产生耐药性，导致疾病复发和转移，这部分患者的死亡率较高。目前，虽然有多项研究致力于揭示乳腺癌的分子机制，但对于 ER/PR+HER2 - 乳腺癌内分泌治疗耐药的基因组基础仍未完全明确。此前的研究多基于靶向测序，存在样本局限性，难以全面捕捉与耐药相关的基因组特征。因此，深入探究该亚型乳腺癌内分泌治疗耐药的基因组机制迫在眉睫。

二、研究材料与方法

（一）患者招募与样本采集

该研究经印度癌症治疗、研究和教育高级中心（ACTREC）机构伦理委员会批准，并在印度临床试验注册中心注册。研究采用前瞻性和回顾性结合的方式收集样本和数据。研究对象为经组织病理学确诊的 ER 和（或）PR 阳性、HER2 阴性的浸润性乳腺癌患者。其中，内分泌治疗敏感组患者在辅助或新辅助内分泌治疗 2 年后无复发，且其原发性肿瘤组织在诊断活检或手术切除时进行了速冻保存；内分泌治疗耐药组患者在开始内分泌治疗 2 年内出现疾病进展（局部、区域或远处转移）或复发，包括初诊即发生转移且在治疗期间进展的患者。从耐药组患者首次复发的肿瘤组织中获取样本保存于 RNAlater 中，同时采集患者的血液和口腔拭子作为正常组织样本。最终，从内分泌治疗敏感组和耐药组中各随机选取 20 例患者，基于长期随访数据进行后续研究 。

（二）全基因组测序及相关检测

从 40 对正常和肿瘤组织样本中提取高质量 DNA，经浓度和纯度检测后，构建配对末端 150bp 的全基因组测序文库，并在 Illumina NovaSeq 6000 平台上进行测序，测序深度约为 100X。对原始数据进行质量控制，去除低质量 reads 和测序接头，将过滤后的 reads 与 GRCh37（d5）人类参考基因组进行比对，经过一系列处理（如去除重复序列、局部插入缺失重比对、碱基质量得分重新校准等）后，利用 GATK 软件检测种系变异和体细胞变异，并进行功能注释。通过 MutSig2CV 算法计算体细胞突变率，使用 Computel 软件估计端粒长度并计算端粒长度比。

（三）体细胞拷贝数变异和结构变异检测

对经过处理的 BAM 文件，使用 ascatNGS 和 GISTIC 软件检测体细胞拷贝数变异（CNA），包括等位基因特异性 CNA 和肿瘤特异性显著的局部及臂水平 CNA 事件。利用 DELLY 算法基于 “配对末端分裂 reads” 预测结构变异（SV），并通过 ShatterSeek 算法整合 CNA 和 SV 数据，以检测全基因组的染色体碎裂事件。

（四）体细胞突变和拷贝数改变特征分析

运用 signal 软件包，基于单核苷酸变化检测体细胞突变特征，并与 COSMIC（V2）参考特征进行拟合，通过计算余弦相似度评估各特征在肿瘤组织中的贡献，同时使用 SignatureAnalyzer 软件进行验证。利用 SignatureAnalyzer 软件计算插入缺失（InDel）特征与 COSMIC - ID 参考数据库的余弦相似度来检测 InDel 特征。使用 SigProfileExtractor 软件包提取和估计全基因组测序数据中的拷贝数特征。

（五）生存分析及免疫细胞浸润分析

从 TCGA 乳腺癌队列中获取数据，运用 Log - rank 检验比较携带致癌（耐药特征突变存在）和非致癌突变患者的 5 年无进展生存期（PFS），通过 Kaplan - Meier 方法估计生存概率分布，并进行多变量 Cox 比例风险分析。利用 CIBERSORTx 软件和 ESTIMATE 软件，基于 TCGA 乳腺癌队列的基因表达数据，在考虑肿瘤纯度的情况下分析肿瘤浸润免疫细胞的丰度。

三、研究结果

（一）PIK3CA、ESR1 和 TP53 的致癌体细胞突变区分内分泌治疗耐药的复发性乳腺癌肿瘤

对 40 例 ER/PR+HER2 - 乳腺癌患者（20 例治疗敏感的原发性肿瘤患者和 20 例治疗耐药的复发性肿瘤患者）的配对肿瘤和正常组织进行全基因组测序（平均覆盖深度约 73X）。研究发现，治疗敏感组和耐药组在体细胞突变数量、非同义突变数量及突变率上无显著差异，但耐药组非同义突变平均数高于敏感组。在已知驱动基因中，ESR1 在耐药组中的突变频率显著高于敏感组，AKT1 则相反。PIK3CA 突变在耐药组中 66.7% 为致癌突变（p.H1047R），而敏感组仅 20%。40% 的耐药组肿瘤携带 PIK3CA、TP53 和 ESR1 基因的致癌体细胞突变（单独或联合），显著高于敏感组（5%）。通过对 TCGA 数据的分析进一步证实，PIK3CA - TP53 - ESR1 耐药特征与乳腺癌患者的复发显著相关，携带该特征的患者 5 年内复发的风险比更高 。

（二）双链断裂修复（DSBR）失败是内分泌治疗耐药乳腺癌肿瘤的显著特征

利用全基因组测序数据评估不同诱变过程的贡献，发现与双链断裂修复失败相关的 COSMIC 签名 3 在耐药复发性肿瘤中的出现频率显著高于治疗敏感肿瘤（60% vs 30%）。虽然与 AID 活性增加相关的签名 9 在耐药肿瘤中出现的数量更多，但差异无统计学意义。APOBEC 签名（签名 2 和 13 合并）在部分肿瘤中存在，且平均约 39.31% 的体细胞点突变与 APOBEC 签名相关。通过对 InDel 特征的分析，发现代表同源重组缺陷的 InDel 签名 - ID6 仅在耐药组肿瘤中检测到，与单核苷酸替换分析中发现的 DSBR 失败频繁发生的结果一致。此外，耐药组肿瘤中参与同源重组修复途径的三个基因（RAD54L、MUS81 和 POLD1）的体细胞拷贝数缺失频率显著高于敏感组，且 DSBR 失败签名与 p53 信号通路扰动显著相关，耐药组肿瘤中 HDAC1 基因的拷贝数缺失频率也显著高于敏感组 。

（三）耐药肿瘤中与高拷贝数改变负担和结构改变相关的基因组不稳定性与 DSBR 失败签名相关

对全基因组测序数据进行分析，发现内分泌治疗耐药的 ER/PR+HER2 - 复发性肿瘤存在显著的臂水平拷贝数改变，如 1q 扩增和 8p、11q、13q、17p、18q 缺失；治疗敏感肿瘤也有特定的拷贝数改变。耐药组肿瘤中有 3011 个基因（位于 89 个细胞带）发生显著的局部缺失，443 个基因（位于 29 个细胞带）发生显著的局部扩增，这些基因涉及细胞增殖、DNA 损伤应答等多个重要通路。耐药组肿瘤的拷贝数改变负担显著高于敏感组，结构变异数量也显著增加，且结构变异数量与拷贝数改变负担呈正相关。进一步研究发现，耐药组肿瘤的端粒长度显著短于敏感组，且肿瘤中染色体碎裂事件的数量显著高于敏感组，染色体碎裂事件与 p53 信号通路扰动及 DSBR 失败突变签名改变均显著相关 。

四、研究结论与讨论

研究人员通过对 ER/PR+HER2 - 乳腺癌患者内分泌治疗耐药和敏感样本的全基因组测序及对比分析，确定了 TP53 - PIK3CA - ESR1 三基因耐药特征，以及 DNA 双链断裂修复受损导致的基因组不稳定是印度 ER/PR+HER2 - 乳腺癌患者内分泌治疗耐药和疾病复发的重要标志。这一发现为深入理解内分泌治疗耐药机制提供了关键线索，有助于早期预测内分泌治疗耐药，避免对乳腺癌患者的过度治疗。

在临床方面，研究发现耐药患者复发或疾病进展的平均年龄显著低于敏感患者，这表明年轻患者可能更容易出现侵袭性肿瘤，提示临床医生在治疗年轻的 ER/PR+HER2 - 乳腺癌患者时需更加关注内分泌治疗耐药的可能性。研究还观察到耐药患者最常见的转移器官是骨（70%）和肝脏（55%），为临床监测和干预提供了重要参考。此外，研究人员利用 TCGA 队列数据验证了三基因耐药特征与治疗耐药的相关性，并发现携带该特征的患者肿瘤中 NK 细胞浸润显著降低，进一步揭示了耐药与免疫微环境的关系 。

从治疗角度来看，研究揭示的基因组不稳定性与 DSBR 失败的关联，为乳腺癌治疗开辟了新方向。针对 DNA 修复缺陷的 PARP 抑制剂在多种癌症治疗中展现出良好效果，基于此研究结果，PARP 抑制剂有望被重新用于治疗内分泌治疗耐药的乳腺癌患者，为这部分患者带来新的治疗希望。

该研究也存在一定的局限性，样本量相对较小，后续需要在更大规模的印度乳腺癌队列中进行验证，以确保研究结果的普适性。研究主要针对 ER/PR+HER2 - 乳腺癌患者，对于其他亚型乳腺癌内分泌治疗耐药机制的研究还需进一步开展。尽管如此，该研究在乳腺癌内分泌治疗耐药机制研究方面迈出了重要一步，为未来乳腺癌的精准治疗和药物研发奠定了坚实基础。