乳腺癌內(nèi)分泌治療耐藥？靶向PLK1試一試

    雌激素受體（ER）陽性的乳腺癌（BC）患者占原發(fā)性乳腺腫瘤患者的80%以上，對ER陽性的BC患者利用內(nèi)分泌治療來阻斷ER信號傳導(dǎo)是經(jīng)典的治療方法。盡管內(nèi)分泌治療提高了生存率，但依然存在耐藥的問題。目前，成功治療ER陽性的BC患者的主要挑戰(zhàn)是尋找內(nèi)分泌治療耐藥后的新治療靶點。近日，居里學(xué)院的Elisabetta Marangoni教授團隊根據(jù)內(nèi)分泌治療進展和椎體成形術(shù)后骨轉(zhuǎn)移患者建立病人來源異種移植（PDX）模型，并與早期原發(fā)性腫瘤進行比較，確定了轉(zhuǎn)移灶中與內(nèi)分泌耐藥相關(guān)的新治療靶點PLK1，證明了PLK1抑制劑在高度增殖的CCND1驅(qū)動的PDX中導(dǎo)致腫瘤顯著收縮（包括不同的獲得性哌柏西利耐藥的RB陽性PDX）。相關(guān)研究結(jié)果以“PLK1 inhibition exhibits strong anti-tumoral activity in CCND1-driven breast cancer metastases with acquired palbociclib resistance”為題發(fā)表在Nature communications雜志上，雜志影響因子為12.121。
研究思路：
1.探究乳腺癌骨轉(zhuǎn)移PDX與原發(fā)性乳腺腫瘤間的基因表達差異集，篩選PLK1作為新治療靶點，并研究了PLK1抑制劑volasertib對腫瘤的作用。
2.探究volasertib在哌柏西利獲得性耐藥模型中的作用。
3.探究volasertib的適用性以及與療效有關(guān)的分子標志物。
4.探究PLK1表達水平與內(nèi)分泌治療效果的關(guān)系。
結(jié)果：
1、PLK1是乳腺癌患者的新治療靶點
    作者對PDX骨轉(zhuǎn)移模型和原發(fā)性乳腺腫瘤進行轉(zhuǎn)錄組比較分析，得到G2/M檢查點特征和有絲分裂紡錘體G2/M檢查點的差異表達基因集（a，b）, 發(fā)現(xiàn)PDX骨轉(zhuǎn)移模型中與有絲分裂相關(guān)的不同靶標激酶上調(diào)，包括PLK1、AURKA、AURKB、CDK1和MPS1，而PLK1是PDX模型中上調(diào)最高的基因之一（c）。作者評估了基于侵襲性ER陽性的HBCx-137 PDX模型中PLK1抑制劑volasertib的療效，免疫組化結(jié)果顯示PLK1和Ki67在PDX、骨轉(zhuǎn)移病人以及原發(fā)乳腺癌腫瘤中強烈表達（d），發(fā)現(xiàn)原發(fā)乳腺腫瘤、骨轉(zhuǎn)移和PDX的CAN表達譜與FGFR1、FGFR2和CCND1的局部放大和CCNE2的CN增益高度相似（e），進一步研究發(fā)現(xiàn)，volasertib使腫瘤迅速縮小，并在4周內(nèi)達到完全緩解，且哌柏西利單藥治療或與氟維司群聯(lián)合治療均表現(xiàn)穩(wěn)定，在治療結(jié)束后6周，兩組volasertib治療的異種移植腫瘤復(fù)發(fā)，但再次經(jīng)volasertib治療后腫瘤迅速減?。╢）。作者進一步研究了在腫瘤治療中ER調(diào)控基因及其他相關(guān)基因的表達，發(fā)現(xiàn)在volasertib治療的異種移植腫瘤中ERG的表達變化不明顯，但CENPE的表達明顯增加（g）。這些結(jié)果表明，在該腫瘤中，volasertib的抗腫瘤活性是ER獨立，與增殖減少無關(guān)，與細胞周期阻滯在G2期有關(guān)，這與其已知的作用模式一致。

2、PLK1抑制劑對腫瘤的影響
    作者基于診斷為轉(zhuǎn)移性BC的26歲患者構(gòu)建PDX HBCx-124模型，發(fā)現(xiàn)FGFR1、MYC、CCNE2、CCND1和AURKA擴增，且該腫瘤模型對氟維司群耐藥，對volasertib反應(yīng)完全，對哌柏西利±氟維司群穩(wěn)定（a）。PDX HBCx-131模型來自一名乳房切除術(shù)后10年復(fù)發(fā)的41歲患者，而患者的乳腺腫瘤、骨轉(zhuǎn)移和PDX顯示FGFR1和CCND1擴增，骨轉(zhuǎn)移和PDX攜帶CDKN2A純合缺失，且PLK1和CDK4/6抑制劑并沒有阻止腫瘤的生長（b）?；谌榉壳谐g(shù)和輔助激素治療后9年復(fù)發(fā)的33歲BC患者構(gòu)建PDX HBCx-139模型，發(fā)現(xiàn)該模型對volasertib和alpelisib (PI3K抑制劑)+氟維司群反應(yīng)完全，對哌柏西利+氟維司群反應(yīng)穩(wěn)定（c）?？傊?，在fpur CCND1驅(qū)動的PDX模型中，靶向PLK1顯示顯著的腫瘤消退。

3、哌柏西利獲得性耐藥模型的構(gòu)建和表達特征的探究
    作者建立兩個哌柏西利獲得性耐藥PDX模型，第一個HBCx-134異種移植模型是基于攜帶PIK3CA突變的71歲乳腺癌骨轉(zhuǎn)移患者，該患者在新輔助治療中使用PI3K抑制劑聯(lián)合來曲唑治療，病理檢查發(fā)現(xiàn)患者對新輔助治療無響應(yīng)，患者和PDX腫瘤均有CCND1擴增，且在PDX中發(fā)現(xiàn)CDKN2A純合缺失，進一步研究發(fā)現(xiàn)HBCx-134異種移植模型最初對哌柏西利有反應(yīng)，通過長期暴露于CDK4/6抑制劑下建立了抗哌柏西利的PDX（a-b）；異種移植的HBCx-134 Palbo R31模型對alpelisib和氟維司群具有交叉抗性，但對volasertib反應(yīng)靈敏(d)，而親本腫瘤和抗哌柏西利的異種移植物中磷酸化-RB的豐度也相似，說明在這個模型中，哌柏西利的抗性并非由于RB的缺失（e）。第二種哌柏西利獲得性耐藥模型來自于HBCx-124異種移植腫瘤，接受哌柏西利治療5個月后，腫瘤生長在腫瘤逃脫前2個月穩(wěn)定（f），將HBCx-124 Palbo-R25重新植入另一組小鼠，發(fā)現(xiàn)對volasertib有顯著反應(yīng)（g），且在palbo-R25 PDX中保存了磷酸化-RB的表達(h)。

4、PLK1抑制劑適用性探究
    PDX HBCx-180相對應(yīng)的患者在乳房手術(shù)后14年和輔助內(nèi)分泌治療結(jié)束后4年再次出現(xiàn)骨轉(zhuǎn)移，且在椎體成形術(shù)和建立PDX前接受了三個周期的哌柏西利+來曲唑和紫杉醇治療（a）。免疫組化結(jié)果表明PDX中Ki67和PLK1高表達、磷酸化-RB陽性（b）。研究發(fā)現(xiàn)PDX重現(xiàn)了對哌柏西利±氟維司群的耐藥性，并對volasertib有反應(yīng)（c）。另一個模型PDX HBCx-176，來自于一位在乳房手術(shù)后14年因轉(zhuǎn)移性疾病復(fù)發(fā)的患者（具有NF1基因移碼插入），并在3個月的時間內(nèi)接受了哌柏西利+來曲唑的治療（d）。免疫組化結(jié)果顯示PDX中P-RB呈陽性且P-ERK強表達（e），進一步研究發(fā)現(xiàn)HBCx-176經(jīng)曲美替尼（MEK抑制劑）治療后腫瘤消退，但對哌柏西利和volasertib均耐藥（f）。這些結(jié)果表明，靶向PLK1是一種有效的治療方法，適用于ccnd1驅(qū)動的對哌柏西利獲得性耐藥的PDX模型。此外，NF1突變的腫瘤對哌柏西利和volasertib都有抗性，但對曲美替尼有反應(yīng)。

5、volasertib的療效與PLK1和Ki67表達相關(guān)
    作者分析了7個PDX模型中PLK1和Ki67基因的表達水平，發(fā)現(xiàn)PLK1和Ki67基因在對volasertib完全應(yīng)答或腫瘤消退的PDX中表達均較高（a），進一步分析了volasertib治療腫瘤模型中Ki67的表達情況，發(fā)現(xiàn)在六種PDX模型中，Ki67表達下降：腫瘤有反應(yīng)的組中有三種，在病情穩(wěn)定或進展的PDX組中有三種（b）。免疫組化表明在單次給藥（volasertib）24小時后P-HisH3染色增加在PDX HBCx-124和HBCx-137腫瘤細胞中達到10%，在HBCx-131模型中達到3%（c）。這些結(jié)果表明高增殖腫瘤對volasertib反應(yīng)更強，并且與治療后有絲分裂停止有關(guān)。作者進一步分析了PLK1的預(yù)后意義，發(fā)現(xiàn)PLK1表達水平高的腫瘤患者的無轉(zhuǎn)移生存率 (5年MFS =68.4%，10年MFS =58.5%，15年MFS=49.8%)小于PLK1低表達腫瘤患者，且PLK1表達狀態(tài)在全球人群中的預(yù)后意義僅限于HR陽性(HR+HER2+和HR+HER2?)亞組，而在三陰性亞組和HR-HER2+亞組中未觀察到（d）。

6、體外PLK1與ER不相互作用
    為了在體外分析PLK1和ER的相互作用，一組長期雌激素剝奪(LTED)耐藥的細胞系（含有自然發(fā)生的ESR1Y537S，ESR1Y537C或ESR1野生型）被置于不斷升高的volasertib濃度下，發(fā)現(xiàn)所有被測細胞系的增殖呈劑量依賴性下降（a），且PLK1的表達在mRNA或蛋白水平上都不是敏感性的決定因素(b，c)，分析了在有雌激素的wt-MCF7和wt-SUM44細胞中RIME和二甲基標記以及沒有雌激素情況下比較了MCF7-LTED和SUM44-LTED，發(fā)現(xiàn)所有模型中最豐富的是與ER的交互，而主要的ER-交互作用是NCOA3、GREB1、TRIM28和HDAC1（d）。通過siRNA靶向PLK1和volasertib治療評估ER介導(dǎo)的反激活以及PLK1擾亂對特異性雌激素調(diào)控基因(ERGs)表達的影響，發(fā)現(xiàn)在雌激素存在或不存在的情況下，volasertib對PLK1的抑制對ER/ERE介導(dǎo)在wt-MCF7、wt-HCC1428和wt-SUM44中的反式激活影響很小或沒有影響，而在LTED模型中除了SUM44-LTED外其他沒有明顯的顯著影響，在SUM44-LTED中，volasertib導(dǎo)致ER/ERE報告基因活性顯著上升（e）。作者進一步評估了volasertib處理MCF7-LTED細胞16小時后ER/ERE-熒光素酶活性，發(fā)現(xiàn)對激素獨立的轉(zhuǎn)錄活性無明顯影響（f）。通過RO3306（CDK1抑制劑）和volasertib±BOS172722（MPS1抑制劑）同步處理MCF7-LTED細胞，發(fā)現(xiàn)抑制PLK1對TFF1、GREB1或ER的豐度沒有影響，但在存在volasertib和BOS172722的情況下，MPS1表達量呈時間依賴性下降，表明細胞周期停止，同時發(fā)現(xiàn)其對照組氟維司群處理的細胞中ER、TFF1和GREB1的降低呈周期性，且氟維司群導(dǎo)致MPS1和PLK1在處理后4h減少，這與細胞周期阻滯相一致（g，h）。

7、PLK1與內(nèi)分泌治療效果的關(guān)系
    作者評估了69例接受單藥新輔助阿那曲唑治療兩周后的I期至IIIB ER陽性早期BC絕經(jīng)患者中PLK1與ERG表達的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)PLK1表達與ERGs無關(guān)（a）, 且在同一組患者中發(fā)現(xiàn)PLK1表達水平高與阿那曲唑的不良反應(yīng)有關(guān)（b）。通過TCGA和Metabric乳腺癌數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)CCND1擴增的乳腺腫瘤中PLK1表達較高（c）。這些數(shù)據(jù)表明，PLK1在治療時表達水平高與內(nèi)分泌治療的不良反應(yīng)相關(guān)。

結(jié)論：
1.PLK1抑制導(dǎo)致高增殖的CCND1驅(qū)動PDX腫瘤收縮，包括不同的獲得性哌柏西利耐藥的RB陽性PDX。
2.PLK1表達水平高與較短的無轉(zhuǎn)移生存期和阿那曲唑的不良反應(yīng)之間有很強的相關(guān)性。
參考文獻：
Elodie Montaudon, Joanna Nikitorowicz-Buniak, Laura Sourd et al. PLK1 inhibition exhibits strong anti-tumoral activity in CCND1-driven breast cancer metastases with acquired palbociclib resistance. Nature communications. 2020.