乳腺癌的分子病理特征

乳腺癌的分子病理特征
导读：形态学上相似或不相似的不同亚型乳腺癌在分子水平上有何异同呢？下面就以美国TCGA项目乳腺癌的研究给大家做一个梳理。

乳腺癌是一种严重威胁女性健康的常见恶性肿瘤，近年来发病率呈逐年上升趋势。

在乳腺癌的研究方面，让我们看看其他国家的小伙伴们都做了些什么。

在CBioPortal上有这么几个大手笔的研究（其实样本量也就是just so so，就是数据类型多了些）：Breast cancer patient xenografts(British Columbia, Nature 2014) ; Breast Invasive
Carcinoma(British Columbia, Nature 2012) ; Breast Invasive Carcinoma(Broad ,Nature 2012); Breast Invasive Carcinoma(Sanger, Nature2012); Breast Invasive Carcinoma(TCGA, Cell 2015) ; Breast Invasive Carcinoma(TCGA,Nature 2012) ; Breast Invasive Carcinoma (TCGA ,Provisional)。

每个研究中样本量和所检测的数据类型如下：那这些大研究中都包含些什么样的数据呢？下面就来看一下大家熟知的TCGA计划，就进行了多水平的研究，包括突变，拷贝数变异，m RNA表达，mi RNA 的表达，甲基化，蛋白表达等几个层面的研究。

那这些数据都是利用何种检测手段获得的呢？以2012年发表在Nature
上的Comprehensive molecular portraits of human breast tumors（The CancerGenome Atlas Network）为例，共利用了6种技术平台：1)Gene expression DNA microarrays; 2) DNA methylationarrays; 3) microRNA sequencing; 4) Affymetrix SNP arrays; 5) exome sequencing; and 6) Reverse Phase Protein Arrays。

通过研究我们得以一窥乳腺癌的全貌。

此研究包含了825位病人，其中来自463位病人的466例标本进行了5个平台的检测，包括：Agilent mRNA expression microarrays；Illumina Infinium DNA methylation chips；Affymetrix 6.0 SNP arrays；microRNA sequencing；whole exome sequencing；Reverse Phase Protein Array。

得到如下结果：
Significantly mutated genes in breast cancer在510例样本中发现了30626 somatic mutation，其中包括28319 point mutation，4 dinucleotide，2302 indel（范围从1~53个bp）。

所涉及的基因囊括了之前研究报道乳腺癌相关基因
PIK3CA,PTEN, AKT1, TP53, GATA3, CDH1, RB1, MLL3, MAP3K1,CDKN1B, 及一些新发现的SMGs（Significantly Mutated Genes）基因TBX3, RUNX1, CBFB, AFF2,
PIK3R1, PTPN22,PTPRD, NF1, SF3B1, CCND3。

检测到的这些基因中的突变与多种心血管疾病及血液肿瘤相关。

从图总可以看出Luminal A型包含的突变较多。

Gene
expression analyses (mRNA andmiRNA)利用3662个基因的表达量差异将525例肿瘤组织及22癌旁组织通分为12
个级别，且与PAM50分级一致性很好。

DNA methylation 在802例乳腺癌标本中，利用574个探针将样本分为五个DNA methylation groups。

在Luminal B中呈现高甲基化水平，在Base-like type中呈现低甲基化水平，在Her-2（+）中呈现适中水平的甲基化。

在甲基化区域上还是集中在传统的CpG岛区域。

DNA copy number 在773例肿瘤标本中，确认了之前研究报道的拷贝数变异区域，其中PIK3CA, HER1/EGFR, FOXA1, HER2/ERBB2主要为amplification；MLL3, PTEN, RB1,MAP2K4主要为deletions.从图中可以看到Luminal A, Luminal B类型中拷贝数变异较HER2(+)及Basal-like类型略多。

且deletion（蓝色）较amplification（红色）多。

以上是从分子水平来区分不同亚型的乳腺癌，那换一个角度我们可以得到什么样的结果呢？
Luminal/ER+ Luminal/ER+型在基因表达谱，突变谱及拷贝数改变方面异质性很大，病人的预后也不尽相同。

ESR1, GATA3, FOXA1,XBP1 ,MYB mRNA 及蛋白高表达大量重要基因包含点突变PIK3CA高频突变PIK3CA-mutated luminal A型中没有检测到PI3K通路激活典型的标志，如pAKT, pS6 及p4EBP1 。

这些基因在basal-like and HER2E
mRNA subtypes中高表达，并与INPP4B PTEN确实高度相关。

Luminal/ER+中包含一种MAP3K1 MAP2K4基因高频突变的亚型。

在(RTK)–PI(3)K通路中，Luminal/ER+型中通常有PIK3CA突变，在basal-like型中PTEN缺失常见。

Luminal/ER+中P53通路情况在lumina A 型及lumina B型中表现不同，lumina A型中TP53突变频率为12%，lumina B型中TP53突变频率为29%。

在Lumina B 型中通常包含ATM确实及MDM2扩增。

在Lumina A 型中通常包含GADD45A及CDKN1A高表达。

以上表明在lumina A中TP53通路较lumina B中活跃。

在RB1 通路中，lumina型中通常能检测到RB1基因及蛋白的表达，在lumina A型中较高。

在lumina型中通常出现cyclin D1扩增及高表达，特别是在lumina B 中。

在lumina型中，RB1及TP53通路的持续活化可能是lumina A预后较好的原因。

HER2-based classifications and summary analysisHER2（+）型乳腺癌中并不完全属于HER2E m RNA亚型，HER2E m RNA亚型的乳腺癌也并不完全属于临床上的HER2（+）型乳腺癌。

只有大约50%的临床上HER2（+）型乳腺癌属于HER2E m RNA亚型，其余属于lumina m RNA亚型。

通过基因表达数据可以把HER2（+）型乳腺癌分为两个比较主要的类型。

在HER2E-mRNAsubtype/HER2+ 类型中FGFR4, EGFR, HER2基因高表达，HER2扩增。

而在
luminal-mRNA-subtype/HER2+类型中GATA3,
BCL2,ESR1基因高表达。

somatic mutation的数据也可以明显区分临床上HER2（+）型乳腺癌是包含两种亚型的。

在HER2E或ER-negative的肿瘤中多包含TP53突变；而GATA3突变只出现在limina 或ER（+）的肿瘤中。

此外揭示了一些HER2（+）类型乳腺癌的潜在治疗靶点：PIK3CA 突变，PTEN PIK3R1突变，PTEN及INPP4B缺失；HER 家族其他基因的突变（EGFR,HER3）；FGFRs, EGFR, CDK4 及cyclin D1的拷贝数变异。

在临床上HER2（+）的乳腺癌，基因表达谱一部分属于HER2E-mRNA-subtype，一部分属于luminal-mRNA-subtype。

Basal-like summary analysisbasal-like亚型一般被认为为三阴性乳腺癌（TNBCs），是由于basal-like亚型典型的特点为ER- PR- HER2-。

但只有75%的TNBCs为basal-like亚型。

本研究中共包含81例basal-like亚型样本，76例TNBCs
样本，其中65例TNBCs属于basal-like亚型。

basal-like 亚型中TP53成呈高频突变（80%），此外RB1，BRCA1
功能的缺失也是basal-like亚型的特点。

basal-like亚型与浆液性卵巢癌在分子表型上类似。

表现为：1）BRCA1失活；2）RB1缺失cyclin E1扩增；3）AKT3高表达；4）MYC 扩增及高表达；5）TP53高频突变。

TP53 RB1 BRCA1缺失，MYC扩增，显示basal-like与浆液性卵巢癌可能有共同
的驱动事件。

除BRCA1 BRCA2之外basal-like亚型没有常见的点突变可以作为用药靶点。

在basal-like亚型中BRCA1 BRCA2突变（包含germline，somatic mutation）频率可达到20%。

也就是约1/5的basal-like亚型患者可以从PARP 抑制剂及铂类化疗药物获益。

除突变外，PTEN INPP4B缺失可以作为潜在的靶点。

PTEN INPP4B缺失的细胞系均对PI(3)K 通路抑制剂敏感。

在basal-like亚型中，PI(3)K 及RAS–RAF–MEK通路上多个基因呈现扩增，包括PIK3CA (49%), KRAS (32%), BRAF (30%) and EGFR(23%)。

在可能的药物靶点上，FGFR1, FGFR2, IGFR1, KIT, MET，PDGFR 基因呈现扩增状态。

从图中看出basal-like与Ovarian 在基因拷贝数水平上确实很像。

纵观整个研究，在大样本量中进行了多平台的研究，得到了DNA拷贝数、突变、甲基化水平的数据。

RNA表达谱的数据及蛋白表达的数据。

并总结了不同亚型的乳腺癌的分子的特点。

但心中不禁有些许疑问：整个研究中没有分子分型与预后的数据？样本中的种族分布如何？且在拷贝数检测
时为什么采用SNP Array？得到了部分答案：利用SNP Array可以检测出LOH及三倍体的情况。

呵呵，这是完全以CNV探针为probe的Array没有办法解决的。

至于样本中的种族分布，没有查到相关数据。

但在TCGA 项目中2015年
发表在cell上的一个包含样本1105个样本的浸润性乳腺癌的研究中，有相关种族分布的数据：其中725例为白种人；129例为黑种人；57例为亚裔；其余为种族不明。

国外研究中所得到的数据对于中国乳腺癌的研究又有多少帮助呢？
在同种肿瘤中，突变的频率在不同种族人群中很大差异，已有报道。

最广知的肺癌中，亚裔人群中EGFR的突变频率可达到50%，比白种人（20%）要高出许多。

所以针对亚洲人群的大样本综合性研究就显得非常急需。