乳腺癌異質(zhì)性的研究進(jìn)展及臨床意義

蔣夢(mèng)怡，陸言巧，王紅霞

1.南京醫(yī)科大學(xué)附屬上海一院臨床醫(yī)學(xué)院腫瘤科，上海 200080；

2.上海交通大學(xué)附屬胸科醫(yī)院心內(nèi)科，上海 200030

乳腺癌居于女性癌癥發(fā)病率首位，占美國新發(fā)女性癌癥人群的30%，且呈逐年增長趨勢(shì)［1］。由于早期診斷和綜合治療策略的進(jìn)步，近年來乳腺癌患者的預(yù)后得到了極大的改善，但仍有20%～30%的乳腺癌患者在診斷和治療后發(fā)生轉(zhuǎn)移。未轉(zhuǎn)移乳腺癌患者5年總生存率大于80%，遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移患者則下降至25%［2］。

乳腺癌由于基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和微環(huán)境差異，導(dǎo)致不同表型和生物學(xué)行為差異，正確認(rèn)識(shí)這種異質(zhì)性對(duì)臨床診斷、治療方案的制訂及預(yù)后預(yù)判具有重要意義。隨著分子診斷技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)意識(shí)到乳腺癌并非單一組織、器官發(fā)生的簡(jiǎn)單疾病，而是多種不同分子亞型組成的集合體。本文主要針對(duì)乳腺癌異質(zhì)性的研究進(jìn)展對(duì)臨床診斷和治療的影響進(jìn)行綜述。

1 乳腺癌異質(zhì)性

1.1 時(shí)間和空間異質(zhì)性

腫瘤細(xì)胞存在異質(zhì)性的先決條件之一就是克隆進(jìn)化，從正常上皮細(xì)胞開始到臨床轉(zhuǎn)移，經(jīng)歷了多步驟和多分子改變，表現(xiàn)為時(shí)間和空間異質(zhì)性。時(shí)間異質(zhì)性是指在腫瘤發(fā)展過程中，原發(fā)灶在不同時(shí)間段內(nèi)腫瘤細(xì)胞存在差異，或復(fù)發(fā)灶和原發(fā)灶存在分子分型和生物學(xué)行為的差異。例如，原發(fā)灶與復(fù)發(fā)灶雌激素受體（estrogen receptor，ER）變化率為7%～25%［3］，孕激素受體（progesterone receptor，PR）變化率為25.8%，人表皮生長因子受體2（human epidermal growth factor receptor 2，HER2）變化率為14.4%［4］?？臻g異質(zhì)性是指在同一腫瘤中不同組織部位細(xì)胞之間的差異。例如，KRAS基因擴(kuò)增水平不同的細(xì)胞在同一腫瘤組織中同時(shí)并存［5］。灌注磁共振掃描顯示同一乳腺腫瘤組織內(nèi)存在不同比例高、中、低灌注亞區(qū)［6］。

1.2 表型和基因異質(zhì)性

表型異質(zhì)性是指肉眼可見的形態(tài)學(xué)和鏡下觀察到的組織學(xué)差異，尤其對(duì)于乳腺單側(cè)多源、多灶性腫瘤或雙原發(fā)性癌等。造成表型異質(zhì)性的原因可能是癌細(xì)胞位置不一（腫瘤中心或周邊）、含氧量不均等以及腫瘤微環(huán)境中其他細(xì)胞（如成纖維細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等）的影響［7］?；虍愘|(zhì)性表現(xiàn)在乳腺癌內(nèi)本身具有多個(gè)不同基因活化狀態(tài)的起源細(xì)胞或基因在特定壓力下（定植轉(zhuǎn)移或化療）發(fā)生突變，例如，剪接體相關(guān)基因SNRNP40突變產(chǎn)生SNRNP40表達(dá)減少的細(xì)胞亞群，導(dǎo)致腫瘤轉(zhuǎn)移效率增強(qiáng)［8］。2012年Cancer Genome Atlas Network［9］公布了約800例乳腺癌患者的基因表達(dá)模式、突變、DNA拷貝數(shù)、DNA甲基化和miRNA表達(dá)的分析結(jié)果，表明乳腺癌分子亞型之間存在著巨大差異，不存在單一的乳腺癌致病分子事件。例如，HER2+和基底樣乳腺癌的TP53抑癌基因體細(xì)胞突變率高（72%～80%），而其他分子亞型TP53基因突變率只有12%～29%。Luminal A、Luminal B和HER2+亞型的PIK3CA基因突變率分別為45%、29%和39%，而基底樣乳腺癌為9%。與癌癥相關(guān)的DNA甲基化改變包括整體低甲基化和基因特異性高甲基化狀態(tài)［10］。Moelans等［11］研究報(bào)道在不同乳腺癌病灶和同一病灶的不同區(qū)域存在TP53、RARB、RASSF1A、FHIT、APC、DAPK1、GSTP1、CDH13及BRCA1等顯著甲基化修飾差異，這些基因表觀修飾變化為乳腺癌異質(zhì)性貢獻(xiàn)了97%的權(quán)重。

2 異質(zhì)性起源

目前有兩種模型闡述了異質(zhì)性起源問題：腫瘤干細(xì)胞（cancer stem cell，CSC）模型和克隆進(jìn)化模型［12-13］。這兩個(gè)假說不是獨(dú)立的，而是一個(gè)共存、動(dòng)態(tài)的過程。CSC模型認(rèn)為，腫瘤實(shí)際上由一小群具有自我更新及多向分化能力的干細(xì)胞樣細(xì)胞及其分化程度不均的細(xì)胞組成。乳腺癌干細(xì)胞具有高度可塑性，能夠通過上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelialmesenchymal transition，EMT）誘導(dǎo)上皮和間充質(zhì)狀態(tài)轉(zhuǎn)化。EMT不是一個(gè)從純上皮細(xì)胞向純間充質(zhì)細(xì)胞表型轉(zhuǎn)變的“全或無”過程，而是具有多個(gè)中間階段的異質(zhì)性狀態(tài)。在這些混合上皮/間充質(zhì)表型中，癌細(xì)胞同時(shí)具有上皮細(xì)胞和間充質(zhì)細(xì)胞特征，形成循環(huán)腫瘤細(xì)胞簇，從而獲得更高侵襲性和治療抵抗［14］?？寺∵M(jìn)化模型認(rèn)為腫瘤細(xì)胞異質(zhì)性起源于單個(gè)腫瘤細(xì)胞群在發(fā)展中的持續(xù)突變。此學(xué)說一方面認(rèn)為腫瘤組織是單克隆起源的，各個(gè)腫瘤細(xì)胞都擁有一定程度上相同的遺傳變異，另一方面認(rèn)為在腫瘤演進(jìn)過程中不同細(xì)胞亞群擁有各自變異。這種克隆性的擴(kuò)大不僅來自于基因突變，還可來自于DNA甲基化、組蛋白修飾、非編碼RNA干擾等表觀遺傳學(xué)的變化。

3 乳腺癌異質(zhì)性導(dǎo)致不同分子亞型

浸潤性導(dǎo)管癌是乳腺癌最常見的病理學(xué)亞型，占浸潤性乳腺癌的80%，其他包括浸潤性小葉癌（10%）、黏液癌、篩狀癌、微乳頭狀癌、乳頭狀癌、管狀癌、髓樣癌、化生癌和炎性癌等［15］。這些常規(guī)病理學(xué)亞型可根據(jù)其分子特征如ER、PR、HER2、人表皮生長因子受體1（human epidermal growth factor receptor 1，HER1）以及各種細(xì)胞角蛋白（如CK5/6）表達(dá)進(jìn)一步細(xì)分為不同的分子亞型（圖1）。約70%的Luminal型乳腺癌表達(dá)ER和（或）PR，所以經(jīng)常觀察到ER和PR的差異表達(dá)，如ER+/PR-和ER-/PR+型，這種表型多樣性提示可能伴隨著基因表達(dá)模式的相應(yīng)多樣性。多項(xiàng)研究采用DNA微陣列進(jìn)行譜學(xué)分析乳腺癌分子異質(zhì)性，這些方法通過評(píng)估大組隊(duì)列中乳腺癌樣本基因表達(dá)譜的相似性，并根據(jù)高表達(dá)基因進(jìn)行聚類分析，鑒定了乳腺癌的不同分子亞型，對(duì)人類乳腺癌基因表達(dá)模式的系統(tǒng)研究為乳腺癌分子分類的改進(jìn)奠定了基礎(chǔ)［16］。

圖1 乳腺癌各亞型免疫組織化學(xué)染色Fig.1 Immunohistochemistry of breast cancer subtypes

3.1 Luminal型乳腺癌

ER+乳腺癌包括兩類：Luminal A型和Luminal B型，通過增殖相關(guān)基因以及HER2基因擴(kuò)增和（或）過度表達(dá)區(qū)分兩者。與HER2+型和三陰性乳腺癌相比，Luminal A型患者具有良好的預(yù)后并可獲得長期生存，主要?dú)w因于抗雌激素內(nèi)分泌治療的有效性。內(nèi)分泌治療耐藥是導(dǎo)致患者治療失敗的原因，而腫瘤內(nèi)異質(zhì)性是耐藥性產(chǎn)生的主要原因之一。ER+乳腺癌中部分腫瘤細(xì)胞高表達(dá)KDM5A/B，激活KDM5去甲基化酶，造成轉(zhuǎn)錄組異質(zhì)性高表達(dá)，使部分細(xì)胞在內(nèi)分泌治療前便具有對(duì)雌激素的抗性，最終產(chǎn)生耐藥性［17］。ESR1突變則是ER+轉(zhuǎn)移性乳腺癌對(duì)芳香化酶抑制劑產(chǎn)生耐藥的原因之一［18］。STO-3試驗(yàn)顯示，腫瘤組織內(nèi)部ER表達(dá)異質(zhì)性對(duì)內(nèi)分泌治療敏感性是一個(gè)獨(dú)立的預(yù)測(cè)因子，高異質(zhì)性ER+患者長期生存率顯著降低［19］。

3.2 HER2+型乳腺癌

HER2+型乳腺癌約占所有乳腺癌患者的17%，與臨床預(yù)后較差相關(guān)，抗HER2靶向藥物的出現(xiàn)顯著改善了該類患者的預(yù)后。然而在某些情況下腫瘤分類是復(fù)雜的［20］，乳腺癌可以表現(xiàn)為混合表型。圖1所示同一患者免疫組織化學(xué)染色含有HER2+的組織成分，但也含有HER2-的不同成分。這種混合表型給臨床醫(yī)師帶來了挑戰(zhàn)，抗HER2藥物只能有效地靶向其中的一部分細(xì)胞。

3.3 Normal-like型乳腺癌

微陣列研究中該類乳腺癌命名是基于它們傾向于與正常乳腺上皮細(xì)胞緊密聚集［21］。目前尚不清楚這是乳腺癌一種獨(dú)特的分子亞型，還是因?yàn)檎Ｈ橄偕掀ぜ?xì)胞摻入其中而無法歸類。

3.4 基底樣和claudin-low型乳腺癌

基底樣和claudin-low型代表三陰性乳腺癌亞群（免疫組織化學(xué)分類）：ER-/PR-，ERBB2不擴(kuò)增（HER2-）。Wetzels等［22］首先在免疫組織化學(xué)檢測(cè)中描述了乳腺癌的基底細(xì)胞表型，多項(xiàng)基于轉(zhuǎn)錄組學(xué)的分子分型重新提到該種亞型存在［23］?；讟觼喰屯ǔER2-且具有乳腺肌上皮細(xì)胞的某些特征，增殖活性高、預(yù)后差，約占乳腺癌的15%［24］?；讟尤橄侔┡c基于免疫組織化學(xué)定義的其他三陰性乳腺癌區(qū)別在于細(xì)胞角蛋白5/6和（或）表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）（HER1）的表達(dá)。Claudin-low型乳腺癌約占乳腺癌的10%，富集EMT和干細(xì)胞樣和（或）腫瘤起始細(xì)胞的標(biāo)志物［25］，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化療不敏感，無復(fù)發(fā)生存率和總生存率低。

3.5 乳腺癌臨床分型與分子分型的對(duì)應(yīng)性

盡管基因表達(dá)模式的乳腺癌分子分型在病理免疫組織化學(xué)分型基礎(chǔ)上提供了乳腺癌分子生物學(xué)特征的進(jìn)一步細(xì)分，但一項(xiàng)基于381例乳腺癌患者的免疫組織化學(xué)分型與基因分型對(duì)比研究［26］表明，基因分型與免疫組織化學(xué)分型之間仍存在一定差異：超過一半的ER+/PR+/HER2-免疫組織化學(xué)分型類似于預(yù)后差的基因亞型（Luminal B型、HER2+型、基底樣和claudinlow型）；39%的基因分型為HER2+型的乳腺癌患者免疫組織化學(xué)分型為HER2-亞群，而沒有接受抗HER2治療。HER2+型乳腺癌ER表達(dá)異質(zhì)性最強(qiáng)，約56%陽性表達(dá)，而基底樣和claudin-low型乳腺癌ER表達(dá)分別為17%和35%。一項(xiàng)基于400例乳腺癌患者的研究［24］同樣表明，免疫組織化學(xué)分型中的Luminal A型中存在7%ER+/HER2+、5%ER-/HER2-和2%ER-/HER2+，Luminal B型存在20%的ER+/HER2+、7%的ER-/HER2-和1%的ER-/HER2+，HER2+型存在16%的ER+/HER2-和15%的ER-/HER2-，而三陰性乳腺癌中存在2%的ER+/HER2+、7%的ER+/HER2-和8%的ER-/HER2+。

3.6 三陰性乳腺癌異質(zhì)性分型

與其他亞型相比，三陰性乳腺癌表現(xiàn)出更顯著的基因不穩(wěn)定性與異質(zhì)性。2011年Lehmann等［27］將三陰性乳腺癌分為6類：基底樣1型（basal-like 1，BL1），該部分腫瘤具有細(xì)胞周期信號(hào)增多和DNA損傷反應(yīng)基因的特征以及高增殖潛能；基底樣2型（basal-like 2，BL2），表現(xiàn)為生長因子受體和肌上皮標(biāo)記高表達(dá)；間質(zhì)型（mesenchymal，M）和間質(zhì)干細(xì)胞型（mesenchymal stem-like，MSL)，細(xì)胞分化和增殖信號(hào)通路相關(guān)基因高表達(dá)；免疫調(diào)節(jié)型（immunomodulatory，IM），免疫細(xì)胞豐富；管腔雄激素受體型（luminal androgen receptor，LAR），表現(xiàn)為雄激素受體信號(hào)通路高表達(dá)。此后，2015年Burstein等［28］、2016年Lehmann等［29］、2019年Jiang等［30］又進(jìn)行了不同的研究與亞型劃分（表1）。這些研究揭示了三陰性乳腺癌各亞型的特異性（表2），推動(dòng)了該亞型的精準(zhǔn)診治。但是由于樣本量的限制以及所研究人群的種族差異，對(duì)于三陰性乳腺癌異質(zhì)性的全面揭示仍有很多工作要做。

4 腫瘤微環(huán)境異質(zhì)性

乳腺癌組織由復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)組成，癌細(xì)胞的發(fā)生、發(fā)展受到周圍許多基質(zhì)因子的影響［31］。通過對(duì)1 512例公共數(shù)據(jù)庫中三陰性乳腺癌樣本進(jìn)行基因表達(dá)、拷貝數(shù)變異和免疫應(yīng)答的分析，證明幾乎每個(gè)三陰性乳腺癌分子亞型的腫瘤微環(huán)境異質(zhì)性程度都超過基因組和轉(zhuǎn)錄組的多樣性［30］。乳腺癌細(xì)胞分子亞型的異質(zhì)性和腫瘤微環(huán)境的異質(zhì)性共同鑄造不同的基因表型、生物學(xué)行為和臨床預(yù)后。

4.1 癌相關(guān)成纖維細(xì)胞（carcinoma-associated fibroblast，CAF）

CAF是腫瘤微環(huán)境中的關(guān)鍵組成部分，與乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。研究［32］報(bào)道，CAF細(xì)胞調(diào)控乳腺癌的侵襲性生物學(xué)行為，促進(jìn)乳腺癌的復(fù)發(fā)和治療抵抗。此外，CAF可引起腫瘤微環(huán)境中的免疫抑制狀態(tài)，與抗PD-L1免疫治療抵抗相關(guān)［33］。但關(guān)于CAF在人類腫瘤中的異質(zhì)性特征還遠(yuǎn)未完全闡明。Mao等［34］根據(jù)CAF的來源對(duì)其進(jìn)行了分類：①活化的常駐成纖維細(xì)胞；② 骨髓來源的間充質(zhì)干細(xì)胞；③經(jīng)歷EMT的癌細(xì)胞；④ 其他未分類的。Pelon等［35］在乳腺癌轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)中發(fā)現(xiàn)4個(gè)CAF亞群（命名為CAF-S1到-S4），其中兩個(gè)特殊的亞群CAF-S1和CAF-S4在轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)中顯著積聚，并與癌細(xì)胞侵襲有關(guān)，這些亞群通過不同方式促進(jìn)轉(zhuǎn)移，CAF-S1以CXCL12/TGF-β依賴的方式誘導(dǎo)癌細(xì)胞遷移和EMT的發(fā)生，具有收縮特性的CAF-S4則通過Notch介導(dǎo)的途徑促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)，該研究進(jìn)一步證實(shí)腫瘤組織中的CAF細(xì)胞是不同亞型細(xì)胞的集合體，對(duì)不同亞型CAF細(xì)胞的精確分型及分子調(diào)控特點(diǎn)的解析有助于未來特異性CAF靶向治療藥物的發(fā)展。

表1 三陰性乳腺癌分子分型Tab.1 Molecular typing of triple-negative breast cancer

表2 三陰性乳腺癌分子亞型特征Tab.2 Characteristics of triple-negative breast cancer molecular subtypes

4.2 腫瘤免疫微環(huán)境及相關(guān)免疫細(xì)胞異質(zhì)性

研究［36］表明，不同分子亞型的乳腺癌具有不同的腫瘤微環(huán)境特點(diǎn)，以三陰性乳腺癌為例，基底樣亞型腫瘤微環(huán)境富含代謝過程、低水平的基質(zhì)和淋巴管生成特征，IM亞型中免疫信號(hào)表達(dá)水平高，M亞型中基質(zhì)和代謝表達(dá)水平高，免疫信號(hào)表達(dá)水平低，而MSL亞型表現(xiàn)為高水平淋巴管生成和低水平代謝，LAR亞型表現(xiàn)為基質(zhì)和代謝表達(dá)水平高，免疫信號(hào)表達(dá)水平低。Gruosso等［37］根據(jù)CD8+的腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞（tumor infiltrating lymphocyte，TIL）的空間分布將腫瘤免疫細(xì)胞微環(huán)境分為3種亞型：完全炎癥型（fully inflamed，F(xiàn)I）、間質(zhì)受限（stroma restricted，SR）和邊緣受限（margin restricted，MR）。BL亞型的免疫微環(huán)境為SR亞型，IM亞型的免疫微環(huán)境為FI，M、MSL和LAR亞型的表現(xiàn)為MR型。各亞型間腫瘤微環(huán)境中的主要免疫應(yīng)答方式不同，BL和M亞型表現(xiàn)為免疫抑制，預(yù)后往往較差，LAR、MSL亞型為固有免疫應(yīng)答，IM亞型則為較強(qiáng)的獲得性免疫應(yīng)答，這與IM亞型預(yù)后較好有關(guān)。IM亞型中免疫靶點(diǎn)最多，包括免疫激活性受體4-1BB、OX40、IL2-R和配體ICOS、CD40L以及免疫抑制性受體TIGIT、PD-1、CTLA4；其次為MSL亞型，包括GARP、CD39和CD73細(xì)胞外酶；M亞型、LAR亞型和BL亞型免疫靶點(diǎn)最少，M亞型的免疫抑制性受體為B7-H3和B7-H4，BL亞型免疫抑制靶點(diǎn)為B7-H4和CD47，LAR亞型的免疫靶點(diǎn)為GARP。染色體高度不穩(wěn)定和染色體5q及15q區(qū)拷貝數(shù)丟失（包括MHC相關(guān)基因的丟失）的腫瘤表現(xiàn)出腫瘤微環(huán)境中免疫細(xì)胞的細(xì)胞毒活性降低，如BL亞型和M亞型，這可能是一種免疫逃逸機(jī)制。

三陰性乳腺癌亞型異質(zhì)性與其腫瘤微環(huán)境異質(zhì)性相似，顯著的免疫特征和豐富的TIL水平提示較好的無復(fù)發(fā)生存率。高表達(dá)免疫信號(hào)和獲得性免疫應(yīng)答的分子亞型IM和腫瘤微環(huán)境亞型FI是“熱腫瘤”，使用免疫檢查點(diǎn)抑制劑治療，效果較好。而大多數(shù)MSL、LAR亞型表現(xiàn)為免疫抑制，靶向調(diào)節(jié)性T細(xì)胞治療是其特異性治療方案。低表達(dá)免疫信號(hào)的M和MR亞型是“冷腫瘤”，免疫檢查點(diǎn)抑制劑治療往往無效（表3）［36］。

表3 腫瘤微環(huán)境各亞型的特點(diǎn)Tab.3 Characteristics of tumor microenvironment subtypes

5 總結(jié)與展望

乳腺癌是一種異質(zhì)性疾病，對(duì)化療具有不同的敏感性。乳腺癌亞型的多樣性體現(xiàn)了腫瘤的異質(zhì)性。在乳腺癌中存在不同類型的癌細(xì)胞群，這種異質(zhì)性使疾病亞型的識(shí)別復(fù)雜化。研究表明，癌細(xì)胞間的相互作用及其與腫瘤微環(huán)境的相互作用對(duì)腫瘤的進(jìn)展和侵襲具有重要影響。了解乳腺癌異質(zhì)性，可以預(yù)測(cè)癌細(xì)胞對(duì)藥物的反應(yīng)、監(jiān)測(cè)腫瘤進(jìn)展、評(píng)估患者預(yù)后，可以為個(gè)體化治療提供參考。