乳腺癌分子分型研究进展

陈桂秋,卢一艳,王丽萍,牛春波,张秀茹*

(1.吉林大学中日联谊医院 病理科,吉林 长春130033;2.北京航天中心医院 病理科,北京100039)

长期以来,组织病理学诊断是肿瘤诊断的“金标准”和临床治疗的基础,但组织学类型、TNM分期都相同的肿瘤如采取相同的治疗方案,患者对治疗的反应和预后并不一致。事实上,恶性肿瘤(包括乳腺癌)是一类分子水平上高度异质性的疾病,组织学形态相同的肿瘤,其分子遗传学改变不尽一致,从而导致肿瘤治疗反应和预后的差别。传统病理形态学诊断已不能适应现代肿瘤诊治的需要。最近以基因表达谱和分子生物学特征为基础提出的乳腺癌分子生物学分型,能较好地反映肿瘤的生物学行为,是对传统肿瘤分类的重要补充,具有重要的临床指导意义[1]。

1 乳腺癌分子标志及临床意义

肿瘤分子标志是指肿瘤组织和细胞产生的异常表达的生物活性物质,能反映肿瘤生长、浸润、转移及发生发展等方面的恶性生物学行为。据目前的研究,乳腺癌分子标志大致可分为如下几类:(1)原癌基因和抑癌基因:Her-1、Her-2、cmyc、ras、p53、muc1;(2)增殖与凋亡相关标志:Ki67、p27、bcl2、CyclinD1等;(3)与侵袭性和转移性相关的因子:VEGF、CD44、nm23等;(4)激素受体:ER、PR;5.特异性蛋白:Telomerase、Ps2等。Perou[2]等于2000年在小样本(42例)的乳腺肿瘤标本中,依据ER、PR、Her2基因谱表达情况对乳腺癌进行分类,提出了乳腺癌分子分型中的固有分型,成为目前乳腺癌分子分型的基础。

1.1 激素受体

ER和PR是具有经典意义的一类标志。乳腺是性激素的靶器官,正常情况下组织存在雌激素和孕激素两类受体。当乳腺上皮癌变时,ER和PR会全部或部分消失,如果乳腺肿瘤仍表达这两类受体,表明该肿瘤受内分泌调节,可采用内分泌治疗,且性激素受体阳性的肿瘤疗效和预后均普遍好于性激素受体阴性的肿瘤。2007年进一步将ER、PR的表达作为乳腺癌治疗选择的首要指标,并列入乳腺癌复发风险度评估参数。

1.2 Her-2

C-erbB-2/neu基因编码具有酪氨酸激酶活性的跨膜生长因子受体P185蛋白(即Her-2),参与调控细胞的生长、增殖及分化。约20%-25%的乳腺癌细胞表面过度表达Her-2,它是乳腺癌重要的分子标志之一[3],2007年StGallen指南[4]加入Her-2作为重要的风险评估指标,认为只要是乳腺癌患者的Her-2阳性,即有中-高度的复发和转移风险,曲妥珠单抗的抗Her-2治疗可以减少复发风险,延长生存期。

2 乳腺癌的分子分型

Perou等用含有8102种人类基因及用其克隆的互补DNA(cDNA)芯片,以乳腺导管腔上皮细胞(1uminal epithelial cel1)、基底细胞/肌上皮细胞(basal epithelial cel1)以及其他肿瘤细胞系作为对照,对65份乳腺癌标本进行检测,发现不同肿瘤之间基因表型存在较大差异,但有496种基因在乳腺癌表达基本一致,即所谓的“固有基因亚群(intrinsic gene subset)”。根据与对照乳腺组织基因表型的比较,将乳腺癌分为四个亚型:管腔型、正常乳腺样型、HER-2高表达型、基底细胞样型。乳腺癌ER(+)组基因表达与乳腺的腔上皮细胞相似,称为ER(+)的luminal-like型(管腔型)。其余三种亚型基因表达ER(-):基因表达与乳腺基底细胞相似的称为basal-like型(基底细胞样型);高表达Her-2及其相关基因的称为Her-2(+)型(HER-2高表达型);基因表达与乳腺纤维腺瘤及正常乳腺组织相似的称为normal breast-like型(正常乳腺样型)。稍后的研究表明,ER(+)的 lumina1-1ike型还可分为A、B两个亚型[2,5,6]。各亚型的基因变化很多,甚至包括一些未知基因,且具有不同的病程进展、治疗反应和预后。

2.1 基因表达

luminal A型[ER(+)或PR(+)且HER-2(-)]:该型高表达ER、雌激素调节蛋白LIV-1,转录因子中的肝细胞核因子3(HNF3A),X-box结合蛋白1(XBP1),GATA-结合蛋白3(GATA3),FOXA1和TTF3[7],ESR1,SCUBE2[8]等,这类肿瘤的TP53突变率很低(13%)且与Her-2-基因的表达有高度的一致性。此型预后最好,多见于绝经后女性,对化疗不敏感而适合内分泌治疗;

luminal B型[ER(+)或PR(+)且HER-2(+)]:中等程度表达腔上皮特殊基因,包括上面提到的ER族,它与luminalA型的较大区别在于高表达一些特异的基因如GGH、LAPT-MB4、NSEP1和CCNE1,但是它们的协调功能尚不明确,另外还表达SQLE[8]、ERBB2和GRB7[9]。此型和Her-2(+)型相似,但其浸润性却远远低于Her-2型,肿瘤体积较小且激素受体水平较高;

Her-2过表达型[ER(-)、PR(-)且HER-2(+)]:高表达位于 17q22.24的 ERBB2扩增子区的几个基因,包括ERBB2、GRB7和 TRAP100的基因,还表达 PPARBP[9]。 此型TP53的突变率很高,肿瘤分化较差,通常是组织学III级别。此型对靶向治疗敏感,但预后较差。

basal-like型[ER(-),PR(-)且HER-2(-)]:主要特点是高表达KRT5和KRT17、膜联蛋白8、CX3CL1和TRIM29、c-KIT、FOXC1和P-Cadherin、层粘连蛋白(1aminin)及脂肪酸结合蛋白的基因[10]以及CK5/6、CK1等,这类亚型完全不表达 luminal/ER基因族。此型最多见于青年女性及BRA1携带者,大部分有TP53突变及 BRCA1突变。患者的ER、PR、Her-2表达均阴性,即所谓“三阴型乳腺癌”.有作者认为基底细胞样型乳腺癌和三阴型乳腺癌是完全相同的乳腺癌亚型,其实二者存在相同之处。从概念上讲基底细胞样型乳腺癌是依据基因表达谱鉴定出来的一种乳腺癌亚型,三阴型乳腺癌则是用免疫组化染色方法鉴别出来的是不同范畴的两种肿瘤[11]。二者临床预后较差,对内分泌治疗和靶向治疗均不敏感。[ER(-),HER-2(-)],同时基底上皮分子标志物,如CK5/6、CK14、CK117及EGFR阴性表达。

Normal-like型:高表达脂肪组织及非上皮细胞的基因,并强表达基底上皮基因,低表达腔上皮基因,包括PIK3R1、AKR1C1、FABP4、PPA R、FACL2 等。此型对化疗最不敏感,但预后较好。

2.2 与临床病理学、预后、治疗的关系 乳腺癌的分子分型为乳腺癌患者临床特点、预后及治疗等提供了依据,也是目前临床研究的方向与重点。

2.2.1 同临床病理学特点关系

尽管乳腺癌的分子分型是基于欧美乳腺癌人群展开的,但KunYu等人通过基因研究发现,分子亚型的相似性存在于亚洲人群和高加索人群,证实了这样的分型方法同样适用于中国人[12],目前关于中国乳腺癌患者分子分型的研究较少,袁中玉等[13]在1 280例乳腺癌患者中发现basal-like型、Her-2型和 luminal型乳腺癌分别占20.9%、23.2%和 55.9%。Basal-like型乳腺癌年轻患者所占比例较大,＜35岁者占13.4%;有乳腺癌家族史者所占比例较高,为7.1%。HER-2型乳腺癌确诊时肿块较大者所占比例较多,＞5 cm者占15.5%;淋巴结阳性者较多,占54.2%;病理分期较晚,Ⅲ期者达34.3%。luminal型乳腺癌患者年龄偏大,≥35岁者占91.7%;确诊时病理分期较早,I期者占20.4%。陈莉颖等亦发现luminal A型所占比例最高;Her-2过表达型在50岁-59岁年龄段发病较多见;浸润性导管癌是最常见的病理组织类型;Her-2过表达型和luminal B型多枚淋巴结转移情况更常见:Her-2过表达型和 basal-1ike型肿瘤较 luminal A型更大[14]。亦有研究发现年龄、月经状况、肿瘤大小、淋巴结状况和临床分期等临床病理学指标在乳腺癌各分子亚型间的差异均无统计学意义[15]。我们认为这种差异可能与研究对象、检测的技术和标准、研究环境等因素有关。

2.2.2 同预后关系

Ihemelandu等[16]报道372例乳腺癌病例中位随访36个月的结果显示,各分子亚型的局部复发差异无统计学意义,但basal-like型的远处转移率明显高于luminal A型、Her-2过表达型和luminal B型,且basal-like型是预测远处转移的独立预后因素。basal-like型、Her-2过表达型、luminal A型和 luminal B型的平均生存期分别为 63.3、64.4、73.4和 77.6个月,各亚型中basal-like型和Her-2过表达型预后最差,差异有统计学的意义。Haffty等[17]回顾分析482例行保乳手术患者,中位随访7.9年,结果显示basal-like型的远处转移明显高于其他亚型,也是预测远处转移的独立预后因素,而局部复发和其他亚型相比差异无统计学意义。袁中玉等[13]中位随访1280例乳腺癌患者46个月时,发现 Basal-like型、Her-2型和luminal型乳腺癌患者的复发转移率分别为25.0%、27.9%和11.7%,basal-like型和Her-2型乳腺癌患者的复发转移率显著高于luminal型患者,basal-like型与Her-2型乳腺癌患者的复发转移率差异无统计学意义,但basal-like型乳腺癌患者肺转移发生率(13.4%)较高。同时作者还发现basal-like型、Her-2型和luminal型乳腺癌患者的5年无病生存率分别为72.2%、68.2%和86.2%,5年总生存率分别为88.6%、83.8%和95.8%。连臻强[15]中位随访482例乳腺癌患者62个月的结果显示,Her-2过表达型和basal-like型的远处转移率均高于luminal A型,且差异有统计学意义;而各分子亚型的局部复发差异无统计学意义;运用Kaplan-Meier法分析乳腺癌各分子亚型的无病生存(disease-free survival,DFS)、无远处转移生存(distant disease-free survival,DDFS)和总生存(overall survival,OS)曲线。结果显示,luminal A型的DFS和DDFS均明显优于Her-2过表达型、basal-like型和luminal B型,且差异有统计学意义。而HER-2过表达型和basal-like型的OS明显低于luminal A型,且差异有统计学意义。

众多研究均认为basal-like亚型是乳腺癌的独立预后因素,无论淋巴结转移与否,患者无病生存间期及总生存期均明显缩短,成为除肿瘤大小外最重要的患者预后预测因子。

2.2.3 治疗

luminal型属于内分泌治疗敏感性肿瘤,虽然有部分临床资料证实luminal B型由于存在Her-2阳性,较luminal A型对三苯氧胺的反应性明显下降,但改用阿那曲唑可以提高内分泌治疗的疗效。

Her-2型患者,Her-2表达情况可以预测对化疗的疗效,高表达预示着对化疗尤其是环磷酰胺、甲氨蝶呤和5-氟尿嘧啶(CMF)方案的抵抗,而对蒽环类为基础药物的化疗方案敏感,且呈量效关系,DiGiovanna等[18]研究发现Her-2阳性肿瘤细胞对高剂量的6周期环磷酰胺、阿霉素和5-氟尿嘧啶(CAF)方案化疗更为敏感,作者认为高剂量化疗可克服Her-2表达所引起的耐药,从而极大地提高化疗反应率。虽然Her-2型对化疗较为敏感,但其预后较luminal差,而靶向治疗药物赫赛汀的出现极大地改善了Her-2型患者的预后。

basal-like型乳腺癌的高侵袭生物学机制仍不清楚,有报道[19]用基因芯片技术对82例乳腺癌进行分子分型预测新辅助化疗疗效,结果表明basal-like亚型和Her2+/ER-亚型对含紫杉及蒽环类的新辅助化疗方案的pCR率均为45%,明显高于luminal亚型6%的pCR率。Carey等[20]用免疫组化法将乳腺癌分为四个亚型来预测阿霉素联合环磷酰胺的新辅助化疗疗效,结果发现basal-like亚型和Her2+/ER 亚型有更高的临床有效率和pCR率。周波[21]等用相同方法预测紫杉联合蒽环类新辅助化疗的疗效获得相似结果:分子分型中的luminal B亚型、basal-like亚型、Her2+/ER-亚型对新辅助化疗方案敏感性优于luminal A亚型。由于basal-like型乳腺癌激素受体和Her-2均为阴性,内分泌治疗和赫赛汀均对其无效,寻求治疗此型患者的分子靶向药物成为当务之急,目前有报道应根据具体基因表达谱的改变选择相应的靶向药物如:caveolin-1过表达对新型紫杉醇ABI-007有较大的反应性和安全性;BRCAl突变乳腺癌多属basal-like亚型,而 BRCAl突变的乳腺癌同样对新辅助化疗更敏感,特别是对含铂类化疗方案,而对于紫杉醇类不敏感。2006年美国圣安东尼奥乳腺癌年会(SABCS)Garber等[22]报告新辅助化疗选择顺铂(DDP)单药4个疗程治疗28例Ⅱ、Ⅲ期basal-like型乳腺癌,结果显示病理完全缓解率达22%(6/28)。

3 乳腺癌其他分子分型

由于基因表达谱测定的实验室和方法不同,在Perou固有分型的的基础上产生了其他的分型:

3.1 70基因预后分型 为了寻找一个能够准确预测乳腺癌远处转移的指标,荷兰癌症研究所利用DNA微阵列技术,检测了117例腋窝淋巴结阴性年轻乳腺癌患者的基因表达谱,发现一组基因(包括70个基因)的表达谱能够准确地判断预后,表达预后差信号患者发生远处转移的风险(OR)是表达预后好信号患者的28倍。将此分型与St.Gallen及美国国立卫生研究所(NIH)辅助治疗标准进行比较,结果显示:该预后分型可以减少淋巴结阴性年轻乳腺癌患者接受不必要辅助治疗的概率[23]。该分型对ER阳性和ER阴性、淋巴结阴性的早期乳腺癌有预测意义

3.2 21-基因复发分数(RS)分型 可作为远处复发的量化指标,Paik[24]等根据这16个癌症相关基因和5个参考基因的表达水平计算出RS,并根据R S将美国乳腺与肠道外科辅助治疗研究组的B-14研究中的患者分为高、中或低复发风险组。R S＜18为低复发风险组(51%),RS为18-30为中复发风险组(22%),而 RS≥31为高复发风险组(27%)。高、中、低风险组10年远处复发率分别是30.5%、14.3%和6.8%。低复发风险组远处复发率显著低于高复发风险组(P＜0.001)。在预测预后方面,RS显著优于年龄和肿瘤大小作为独立预后因素的作用(P＜0.001)。由此可见,RS可作为预测经他莫昔芬治疗后的淋巴结阴性、ER阳性乳腺癌患者远处复发的量化指标。可用于对早期ER阳性乳腺癌患者进行危险分层。增殖或基因组分级也是ER阳性肿瘤的有效预测因子。3.3 伤口反应分型 对照核心血清反应基因(core serum response,CSR),在乳腺癌基因数据库中检测CSR表达谱,将患者分为血清激活基因和血清静止基因两组,发现CSR信号激活组较静止组预后差,多因素分析显示,该分型是一个独立的远处转移和预后预测因子[25];

3.4 两基因表达分型 Ma[26]等应用TAM单药治疗乳腺癌患者,发现HXOB13和IL17BR两基因表达的比值能预测TAM的疗效;Goetz等[27]经过进一步的研究发现,在淋巴结阳性的患者中,HXOBl3/ILl7BR比值与预后无关;而在淋巴结阴性的患者中,高HXOBl3/ILl7BR比值提示预后差。

此外还有肺转移相关基因分型;缺氧反应信号分型;癌基因信号通路分型;侵袭性基因信号分型。虽然乳腺癌具有不同的分子分型,但是大多数分子分型对预后具有相似的预测能力,提示在乳腺癌中可能存在一个通用的生物学分型。

4 乳腺癌分子分型存在的问题

乳腺癌的分子分型,对于指导我们预测乳腺癌风险和选择治疗方法提供了重要依据,相信在不远的将来,将会成为我们诊治乳腺癌的重要依据。不过由于目前的分子分型还不完善,分型的方法也不完全一致,有约10%的肿瘤尚不能分型。用基因芯片技术对乳腺癌的基因表达进行分子分型,较传统的分类能更好地反映肿瘤的生物学行为。但不同的基因芯片平台对肿瘤的分型检测结果可能会出现分歧,且由于其不适用于福尔马林固定、石蜡包埋的标本,且费用昂贵、实际操作困难,只能局限于实验室,很难广泛应用于临床,临床上很多研究是通过免疫组化法替代基因芯片技术在蛋白质水平上对乳腺癌进行分子分型进行研究[28-30]。但肿瘤组织的异质性可能使基因芯片技术的分子亚型和免疫组化法结果不完全一致[19,31]。因此用免疫组化法尚不能完全取代基因芯片技术对乳腺癌进行分子分型。目前迫切需要找到一个实用、通用的、适合中国人群的乳腺癌分子分型,以便更好地指导临床。

[1]曾益新,邵建永.肿瘤的分子分型与分子靶向治疗[J].中国医药生物技术,2008,3(1):6.

[2]Perou CM,Sorlie T,Eisen MB,et al.Molecular portraits of human breast tumours[J],Nature,2000,6797(406):747.

[3]Howard EM,Lau S K,Lyles RH,et al.Correlation and expression of p53,HER-2,vascular endothelial growth factor(VEGF),and E-cadherin in a high-risk breast cancer population[J].Int J Clin Oncol,2004,9(3):154.

[4]Goldhirsh A,Wood WC,Gelber RD,et al.Progress and prmise:hightlight of the international expert consensus on the primary therapy of early breast caner 2007[J].Am Oncol,2007,18(7):225.

[5]Sorlie T,Perou CM,TibshiraniR,et al.Gene expression patterns of breast carcinomas distinguish tumor subclasses with clinical implications[J].Proc Natl Acad Sci USA,2001,98(19):10869.

[6]Sorlie T,Tibshirani R,Parker J,et al.Repeated observation of breast tumor subtypes in independent gene expression data sets[J].Proc Natl Acad Sci USA,2003,100(14):8418.

[7]Hu Z,Fan C,Oh DS,et al.The molecular portraits of breast tumors are conserved across microarray platfor ms[J].BMC Genomics,2006,27(7):96.

[8]Calza S,Hall P,Auer G,et al.Intrinsic molecular signature of breast cancer in a population-based cohort 412 patients[J].Breast Cancer Res,2006,8(4):R34.

[9]Whitfield ML,Sherlock G,Saldanha AJ,et al.Identification of genes periodically expressed in the human cell cycle and their expression in tumors[J].Mol Biol Cell,2002,13(6):1977.

[10]Guimaraes DP,Hainaut P.TP53:A key gene in human cancer[J].Biochimie,2002,84(1):83.

[11]杨光之,皋岚湘,丁华野.基底细胞样乳腺癌与免疫组化三阴型乳腺癌[J].诊断病理学杂志,2009,16(1)6.

[12]Yu K,Lee CH,Tan PH,et al.Conservation of breast cancer molecular subtypes and transcriptional patterns of tumor progression across distinct ethnic populations[J].Clinical Cancer Research,2004,(16)10:5508.

[13]袁中玉,王树森,朱美琴,等.不同分子亚型乳腺癌的临床特征和预后[J].中华肿瘤杂志,2008,30(6):456.

[14]陈莉颖,陈红风,付 娜,等.218例不同分子亚型浸润性乳腺癌患者的临床特征[J].现代肿瘤医学,2007,15(8):1094.

[15]连臻强,何洁华,王 曦,等.乳腺癌不同分子亚型的临床特点和生存分析[J].中华乳腺癌杂志,电子版,2009,3(2):139.

[16]Ihemelandu CU,Naab TJ,Mezghebe HM,et al.Basal cell-like(triplenegative)breast cancer,a predictorof distant metastasis inAfrican American women[J].Am J Surg,2008,195(2):153.

[17]Haffty B G,Yang Q,Reiss M,et al.Locoregional relapse and distant metastasis in conservatively managed triple negative early-stage breast cancer[J].J Clin Oncol,2006,36(24):5652.

[18]DiGiovanna MP,Stem DF,Edgerton S,et e1.Influence of activation state of ErbB-2(HER-2)on response to adjuvant cyclophesphamide,doxorubicin,and fluoronracil for stageⅡ,node-positive breast cancer:study 854l from the Cancer and Leukemia Group B[J].J Clin Oncol,2008,26(14):2364.

[19]Rouzier R,Perou CM,Symmans WF,et al.Breast cancer molecular subtypes respond differently to preoperative chemotherapy[J].Clin Cancer Res,2005,11(16):5678.

[20]Carey LA,Dees EC,Sawyer L,et al.The triple negative paradox:primary tumor chemosensitivity of breast cancer subtypes[J].Clin Cancer Res,2007,13(8):2329.

[21]周 波,谢 菲,杨德启.乳腺癌分子亚型预测新辅助化疗疗效的研究[J].中国肿瘤临床,2009,36(4):199.

[22]Garber J,Richardson A,Harris LN,et al.Neo-adjuvant cisplatin(CDDP)in“triple-negative” breast cancer(BC)[J].Breast Cancer Res Treat,2006,100(1):202.

[23]Van de,Vijver MJ,He YD,et al.A expression profiling predicts clinical outcome of breast cancer[J].Nature,2002,6871(415):530.

[24]Paik S,Shak S,Tang G,et al.A multigene assay to predict recurrence of tamoxifen-treated,node-negative breast cancer[J].N Engl J Med,2004,351(27):2817.

[25]Chang HY,Sneddon JB,Alizadeh AA,et al.Gene expression signature of fibroblast serum response predicts human cancer progression:similarities between tmnors and wounds[J].PLoS Biol,2004.2(2):E7.

[26]MaⅪ,Wang Z,Ryan PD,et al.A two-gene expression ratio predicts clillical outcome in breast cancer patienta treated with tamoxifen[J].Cancer Cell,2004.6(5):607.

[27]Goetz MP,Suman VJ,Ingle JN,et al.A two-gene expreeion ratio of homeobox 13 and intedeukin-17B receptor for prediction of recurrence and survival in women receiving adjuvant tamoxifen[J].Clin Cancer Res,2006,12(7):2080.

[28]王 迎,李业楠,邹德慧,等.美罗华联合化疗治疗侵袭性B细胞非霍奇金淋巴瘤的临床分析[J].中国肿瘤临床,2008,35(8):421.

[29]Coiffier B,Haioun C,Ketterer N,et al.Rituximab(anti-CD20 monoclonal antibody)for the treatment of patients with relapsing or refractory aggressive lymphoma:a multicenter phaseⅡstudy[J].Blood,1998,92(6):1927.

[30]Jermann M,Jost LM,Taverna Ch,et al.Rituximab-EPOCH,aneffective salvage therapy for relapsed,refractory or transformedB-cell lymphomas:results of a phaseⅡstudy[J].Ann Oncol,2004,15(3):511.

[31]Conforti R,Boulet T,Tomasic G,et al.Breast cancer molecularsubclassification and estrogen receptor expression to predict efficacyof adjuvant anthracyclines-based chemotherapy:abiomarker study from two randomized trials[J].Ann Oncol,2007,18(9):1477.