利用血清microRNA標(biāo)記預(yù)測(cè)曲妥珠單抗對(duì)轉(zhuǎn)移性her2陽(yáng)性乳腺癌患者的療效

Trastuzumab是HER2陽(yáng)性(HER2⁺)乳腺癌的標(biāo)準(zhǔn)治療藥物，但是一些病人不接受該藥物治療。MicroRNAs (miRNAs)已被用于預(yù)測(cè)對(duì)各種癌癥的治療效果當(dāng)中，但是miRNAs是否可以作為HER2⁺轉(zhuǎn)移性乳腺癌(MBC)患者的生物標(biāo)志物目前還不清楚。廣州中山大學(xué)宋爾衛(wèi)教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在Nature Communications(IF= 12.353)上發(fā)表了題為“A serum microRNA signature predicts trastuzumab benefit in HER2-positive metastatic breast cancer patients”的新成果。該研究利用miRNA芯片，在對(duì)Trastuzumad反應(yīng)明顯的HER2⁺ MBC患者血清中鑒定了13個(gè)差異表達(dá)的miRNAs，并選取其中4個(gè)miRNAs構(gòu)建了一個(gè)用LASSO模型預(yù)測(cè)生存的標(biāo)記。此外，他們的數(shù)據(jù)顯示，miR-940主要來自腫瘤細(xì)胞，而miR-451a、miR-16-5p和miR-17-3p主要來自免疫細(xì)胞。這4種miRNAs都直接作用于在Trastuzumab抗性中發(fā)揮關(guān)鍵作用的信號(hào)分子。綜上所述，他們開發(fā)了一種基于血清的miRNA標(biāo)志物，它可以預(yù)測(cè)Trastuzumab對(duì)HER2⁺ MBC患者的治療效果，并保證未來臨床試驗(yàn)的有效性。

技術(shù)路線:

研究結(jié)果:

1. 基于基因芯片分析獲得13個(gè)miRNA，并進(jìn)一步選取獲得4個(gè)miRNA。

圖1 構(gòu)建基于4個(gè)miRNA的標(biāo)志物

(a) HER2+ MBC中13個(gè)血清miRNA表達(dá)水平的層次聚類。以Trastuzumab敏感患者61例(綠色)和Trastuzumab抗性患者42例(棕色)為分析對(duì)象，(b) 分級(jí)聚類顯示了13個(gè)候選miRNAs的共線性關(guān)系。(c) HER2+ mbc血清中相關(guān)miRNAs的LASSO系數(shù)，篩選獲得4個(gè)miRNAs。(d) 55例健康志愿者獻(xiàn)血者、134例Trastuzumab抗性患者、252例Trastuzumab敏感患者血清中4個(gè)miRNAs的表達(dá)水平。

2. 根據(jù)4個(gè)miRNA計(jì)算求得risk score，發(fā)現(xiàn)在不同組別低risk score有更好的PFS、OV。

圖2 Trastuzumab治療的Risk score和反應(yīng)狀態(tài)在3組人群（包括對(duì)照組、化療和Trastuzumab結(jié)合治療組，化療組）中的分布情況

(a) Risk score和個(gè)體患者的反應(yīng)狀態(tài)。(b) 3組中的高、低分人群的ORR比較。(c) 3組中高、低分人群的OS比較。(d) 3組中高、低分人群的PFS比較。

3. 4種miRNA是獨(dú)立的預(yù)后標(biāo)記物。

表2 結(jié)合2組患者的臨床病理特征（OS和PFS），對(duì)4-miRNA標(biāo)記物進(jìn)行單變量和多變量Cox回歸分析

4. 利用其他臨床病理所獲得的risk score獨(dú)立于PFS.

圖3 基于臨床病理特征對(duì)PFS的預(yù)測(cè)的Foeest plot（Cox模型）

5. 結(jié)合4-miRNA求得risk score和遷移指標(biāo)，對(duì)病人Trastuzumab敏感性有更好的評(píng)估結(jié)果。

圖4 ROC曲線和AUC值分析

(a-c) 基于時(shí)間依賴性的ROC曲線，評(píng)估4-miRNA標(biāo)記物預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。(d-f) 利用4-miRNA標(biāo)記物、轉(zhuǎn)移位點(diǎn)等不同條件，比較對(duì)Trastuzumab治療反應(yīng)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。

6. 低risk sore和 Trastuzumab治療組有最好的OS、PFS，顯示4-miRNA可作為Trastuzumab治療的預(yù)測(cè)marker。

圖5 利用Kaplan-Meier生存分析方法，區(qū)分HER2+ MBC患者為接受化療組和驗(yàn)證組（根據(jù)4-miRNA標(biāo)記物所求得risk score和曲妥單抗治療與否），進(jìn)行OS和PFS分析。

7. miR-940主要在癌細(xì)胞高表達(dá)，而miR-451a、miR-16-5p、miR-17-3p免疫細(xì)胞里表達(dá)較高。

圖6 標(biāo)記的來源

(a) 分離培養(yǎng)上清液中EV和EV-free上清液的策略。(b) EVs中CD63和Alix的Western blot分析。(c) 電鏡觀察純化的EV。(d) 5例病人不同細(xì)胞中的EV和EV-free上清液中的miRNA的相對(duì)表達(dá)水平。

8. PTEN、IGF1R和SRC分別是miR-940、miR-451a/miR-16- 5p和miR-17-3p的靶基因。

圖7 Trastuzumab耐藥的生物標(biāo)志物的作用機(jī)制

(a-d) 用nc、ASO或4種miRNA mimic轉(zhuǎn)導(dǎo)SKBR3和BT474，然后將曲妥珠單抗（10μg/ ml）加入培養(yǎng)基中，培養(yǎng)3天，用MTS法比較細(xì)胞增殖/凋亡。(e) TargetScan 和Target的4種miRNA的target基因。(f-i) 分析4種預(yù)測(cè)的target基因野生型和突變體（3'UTR突變）與miRNA mimic的結(jié)合情況。

參考文獻(xiàn)：Li H¹, Liu J^2,3, Chen J^2,3, Wang H⁴, Yang L^2,3, Chen F^2,3, Fan S^2,3, Wang J¹, Shao B¹, Yin D^2,4, Zeng M⁴, Li M⁵, Li J⁵, Su F^2,3, Liu Q^2,3, Yao H^2,3, Su S^6,7, Song E^8,9,10,11. A serum microRNA signature predicts trastuzumab benefit in HER2-positive metastatic breast cancer patients.Nat Commun. 2018 Apr 24;9(1):1614. doi: 10.1038/s41467-018-03537-w