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导读
2月4日是世界癌症日。世卫组织国际癌症研究机构最新发布的数据显示，乳腺癌已经取代肺癌，成为全球第一大癌症。在我国，每年新发乳腺癌病例约为42万例，发病高峰在45—55岁。乳腺癌细胞可以通过多个途径进行转移，并且转移后对身体的危害更大。这不但让治疗难度特别大，还因为转移后让其它器官出现了明显的功能障碍，这才是乳腺癌这种恶性肿瘤致命的原因所在。
研究结果
在Translational Breast Cancer Research Consortium（转化型乳腺癌研究联盟）的基础上，美国成立了一个学术医疗中心联盟：Aurora US Transmitatic Project，目的是进行一项关于转移性和原发乳腺癌（BCs）的多平台基因组研究，类似于癌症基因组图谱(TCGA)对原发BCs的研究。本文的作者利用了Aurora 中55名女性转移性乳腺癌（MBCs）患者数据，该队列初诊时的中位年龄为49岁。在转移性环境中，这些患者均接受了系统治疗。转移来自多个部位，最常见的是肝、肺、淋巴结、脑和其他部位。与TCGA原发肿瘤相比，Aurora队列有更多的三阴性BCs(TNBCs)和基底样原发瘤患者。从每个标本中提取肿瘤DNA和RNA，并用于四种不同的分析：DNA外显子组和低通全基因组测序(WGS)，使用rRNA耗尽和DNA甲基化微阵列的全转录RNA测序(RNAseq)。
总体而言，利用配对的数据集和多平台基因组数据集为MBC的研究提供了前所未有的资源。体细胞突变图谱确定TP53、KMT2C、FLG和PIK3CA是最常见的突变基因，以及在四个（AF94、AER2、AD9I和AD9E）雌激素受体阳性(ER+)的转移瘤中存在ESR1突变。同样，作者发现许多在AURORA原发性肿瘤中出现的体细胞突变也出现在配对转移瘤中。Tp53和FLG基因在转移性肿瘤中的突变率明显高于原发灶，但调整假发现率后差异无统计学意义。对于体细胞DNA拷贝数图谱，作者计算了533个复发DNA片段水平的分数，并观察到11个片段在转移过程中频繁地扩增（图1）。
为了评估原发肿瘤和其转移瘤之间的基因表达差异，作者根据RNA-seq数据对123个样本进行了PAM50分子分型，并测试了每个个体的亚型的一致性。在检测的39例病例中，有13例显示出原发肿瘤与其转移之间的亚型转换。作者发现，基底样表型最稳定。相反，包括Lumina A(LumA)型、Lumina B(LumA) 型和HER2 Enriched(HER2E)型在内的“Lumina”亚型转换频率高，其表型不稳定。接下来，作者进行了相关的统计分析，尤其是将原发肿瘤与不同的转移瘤分组进行了比较。作者主要把研究重点放在免疫细胞的特征上（这与病理学家评估的免疫细胞渗透率和基于DNA甲基化的白细胞渗透评估显著相关）。总的来说，luminal /ER+亚型转移（LumA、LumB和HER2E联合）低表达成纤维细胞和内皮信号，很少与适应性免疫特征不同。相反，basal-like/TNBC转移瘤的适应性免疫特征的表达显著降低，包括多个T细胞、B细胞、自然杀伤细胞（NK）细胞和HLA相关的信号，而成纤维细胞和内皮细胞的信号没有变化（图2）。
这些对比分析表明，免疫功能可能会因转移部位的不同而改变。为了验证假设，作者利用Aurora-RAP联合数据集分析同一个体内不同转移部位的免疫特征。结果表明，肝转移瘤的免疫标志比匹配的原发肿瘤低，但在肺转移瘤中往往更高，这初步证实了作者的假设。作者还比较了肝转移和脑转移，发现了多个与免疫无关的不同特征。当将脑转移与肺或淋巴结转移进行比较时，脑转移的免疫相关信号的表达也较低。这证实了免疫功能可能会因转移部位的不同而改变。为了评估基因表达特征与患者生存的关系，作者利用Cox比例风险模型分析Aurora队列。在这个队列中，生存的主要决定因素与luminal/ER+相关的特征(较好的结果)、basal-like的表型特征(较差的结果)相关（图3）。
在basal-like/TNBC转移瘤中，HLA亚基因信号的表达减少。作者检测了HLA-A、HLA-B、HLA-C和B2M的启动子CpG岛后发现在23个肿瘤中均出现了HLA-A甲基化。转移性肿瘤中HLA-A启动子甲基化的频率显著高于原发瘤，而配对分析并不显著，但有相同的趋势。相比之下，HLA-B、HLA-C或B2M的甲基化频率不高。作者还观察到在人类HLA-A甲基化的肿瘤中，HLA-A的基因表达较低，并且HLA-A蛋白的表达和HLA-A的DNA甲基化之间有相关的趋势。DNA拷贝数分析还显示，8名患者的23例样本在该区域存在局灶性缺失，但在另外3名患者的13例样本中，这些局灶性缺失发生在靠近一个HLA基因的区域。。原发肿瘤的HLA-A甲基化与HLA-A mRNA低水平和多种适应性免疫信号低表达有关。重要的是，即使调整了分期和PAM50亚型的多变量分析，HLA-A甲基化的肿瘤仍然显示出更差的生存结果。由此可见，HLA-A的失调及其对抗肿瘤免疫的影响（图4）。
作者对与转移瘤的DNA甲基化变化进行了系统分析，以揭示表观遗传机制的影响。细胞成分对DNA甲基化特征有深刻影响。比较原发肿瘤和转移瘤的统计检验分析发现，与其匹配的原发肿瘤相比，转移性肿瘤中有123个CpG位点出现显著的低甲基化。使用染色质免疫沉淀测序(CHIP-SEQ)数据集分析，作者发现在123个低甲基化的CpG位点、47个DNA结合位点（21种蛋白质）显著过表达。一些参与雌激素信号转导的蛋白质主要结合在这些低甲基化的CPG上，包括由ESR1、FOXA1、TFAP2a和Tfap2c编码的蛋白质。作者通过对ESR1和FOXA1调控的潜在靶基因进行GO富集化分析，对启动子甲基化的获得进行了筛选。最终鉴定了三个基因(JAM3、YBX3和SYNDG1)启动子DNA高甲基化与转移相关。在转移性肿瘤中，所有三种基因的基因表达都显著低于匹配的原发肿瘤，这种现象在HER2E或luminal亚型中更为明显（图5）。
许多文章已经研究了DNA的克隆进化以及其对治疗选择的影响。本文的作者则集中于三个亚型转换的案例，以探索表型的变化是否伴随着DNA克隆性变化。患者AER8是ER+/PR+/HER2-Luma亚型原发肿瘤，并接受了新辅助化疗和辅助内分泌治疗加伊维莫司。该患者的两个肝转移属于相同的克隆谱系（同于原发灶的显性克隆谱系），与DNA高甲基化图谱一致。RNA-seq检测显示亚型转换为HER2E(但临床仍为HER2-)，增殖特征增加，HLA-A mRNA水平和免疫细胞特征下降。
患者AFR3，他被诊断为ER+/PR+/HER2-Luma BC，也发生了亚型转换。AFR3先接受化疗，然后接受内分泌治疗，并进展为多发性转移。脑转移标本显示出ER-/PR-/HER2+的变化：基因表达分析证实HER2表达增加，亚型转换为HER2E，伴随着DNA克隆性变化。这种DNA克隆变化也反映在DNA高甲基化图谱中，并且与ESR1和PGR下调以及ERBB2 mRNA上调有关。
患者AFE4显示出相反的趋势。这名患者是ER+/PR+/HER2+BC(HER2E表达亚型)，临床HER2免疫组织化学(IHC)结果为阳性，荧光原位杂交(FISH)结果不确定，但HER mark检测呈阳性。曲妥珠单抗治疗30个月后，肺活检表明为ER+/HER2-。RNA-seq检测的三个转移标本显示亚型转换为LumA或LumB，DNA克隆性变化和HER2扩增缺失，而HER2 mRNA水平略有下降。DNA甲基化特征与DNA克隆进化基本一致（图6）。总之，三个克隆进化的案例突出表明DNA克隆性的变化与基于基因表达的亚型变化相一致。
全文总结
已确诊的转移性肿瘤治疗具有挑战性，其生物学特性也很复杂。在这篇文章中，研究者通过RNA测序、肿瘤/种系DNA外显子组、低通全基因组测序和整体DNA甲基化微阵列对55例转移性乳腺癌女性进行了检测。在对原发肿瘤和转移肿瘤进行多平台分析时，本文发现了几种模式（表观遗传、基因组和转录进化）可以解释转移肿瘤的行为。这些发现可能对用免疫和HER2靶向疗法治疗转移性乳腺癌有意义
参考文献
[1] Garcia-Recio S, Hinoue T, Wheeler G L, et al. Multiomics in primary and metastatic breast tumors from the AURORA US network finds microenvironment and epigenetic drivers of metastasis [J]. Nat Cancer, 2023, 4(1): 128-47.
