利用血清microRNA标记预测曲妥珠单抗对转移性her2阳性乳腺癌患者的疗效

Trastuzumab是HER2阳性(HER2⁺)乳腺癌的标准治疗药物，但是一些病人不接受该药物治疗。MicroRNAs (miRNAs)已被用于预测对各种癌症的治疗效果当中，但是miRNAs是否可以作为HER2⁺转移性乳腺癌(MBC)患者的生物标志物目前还不清楚。广州中山大学宋尔卫教授领导的团队在Nature Communications(IF= 12.353)上发表了题为“A serum microRNA signature predicts trastuzumab benefit in HER2-positive metastatic breast cancer patients”的新成果。该研究利用miRNA芯片，在对Trastuzumad反应明显的HER2⁺ MBC患者血清中鉴定了13个差异表达的miRNAs，并选取其中4个miRNAs构建了一个用LASSO模型预测生存的标记。此外，他们的数据显示，miR-940主要来自肿瘤细胞，而miR-451a、miR-16-5p和miR-17-3p主要来自免疫细胞。这4种miRNAs都直接作用于在Trastuzumab抗性中发挥关键作用的信号分子。综上所述，他们开发了一种基于血清的miRNA标志物，它可以预测Trastuzumab对HER2⁺ MBC患者的治疗效果，并保证未来临床试验的有效性。

技术路线:

研究结果:

1. 基于基因芯片分析获得13个miRNA，并进一步选取获得4个miRNA。

图1 构建基于4个miRNA的标志物

(a) HER2+ MBC中13个血清miRNA表达水平的层次聚类。以Trastuzumab敏感患者61例(绿色)和Trastuzumab抗性患者42例(棕色)为分析对象，(b) 分级聚类显示了13个候选miRNAs的共线性关系。(c) HER2+ mbc血清中相关miRNAs的LASSO系数，筛选获得4个miRNAs。(d) 55例健康志愿者献血者、134例Trastuzumab抗性患者、252例Trastuzumab敏感患者血清中4个miRNAs的表达水平。

2. 根据4个miRNA计算求得risk score，发现在不同组别低risk score有更好的PFS、OV。

图2 Trastuzumab治疗的Risk score和反应状态在3组人群（包括对照组、化疗和Trastuzumab结合治疗组，化疗组）中的分布情况

(a) Risk score和个体患者的反应状态。(b) 3组中的高、低分人群的ORR比较。(c) 3组中高、低分人群的OS比较。(d) 3组中高、低分人群的PFS比较。

3. 4种miRNA是独立的预后标记物。

表2 结合2组患者的临床病理特征（OS和PFS），对4-miRNA标记物进行单变量和多变量Cox回归分析

4. 利用其他临床病理所获得的risk score独立于PFS.

图3 基于临床病理特征对PFS的预测的Foeest plot（Cox模型）

5. 结合4-miRNA求得risk score和迁移指标，对病人Trastuzumab敏感性有更好的评估结果。

图4 ROC曲线和AUC值分析

(a-c) 基于时间依赖性的ROC曲线，评估4-miRNA标记物预测准确性。(d-f) 利用4-miRNA标记物、转移位点等不同条件，比较对Trastuzumab治疗反应预测准确性。

6. 低risk sore和 Trastuzumab治疗组有最好的OS、PFS，显示4-miRNA可作为Trastuzumab治疗的预测marker。

图5 利用Kaplan-Meier生存分析方法，区分HER2+ MBC患者为接受化疗组和验证组（根据4-miRNA标记物所求得risk score和曲妥单抗治疗与否），进行OS和PFS分析。

7. miR-940主要在癌细胞高表达，而miR-451a、miR-16-5p、miR-17-3p免疫细胞里表达较高。

图6 标记的来源

(a) 分离培养上清液中EV和EV-free上清液的策略。(b) EVs中CD63和Alix的Western blot分析。(c) 电镜观察纯化的EV。(d) 5例病人不同细胞中的EV和EV-free上清液中的miRNA的相对表达水平。

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

图7 Trastuzumab耐药的生物标志物的作用机制

(a-d) 用nc、ASO或4种miRNA mimic转导SKBR3和BT474，然后将曲妥珠单抗（10μg/ ml）加入培养基中，培养3天，用MTS法比较细胞增殖/凋亡。(e) TargetScan 和Target的4种miRNA的target基因。(f-i) 分析4种预测的target基因野生型和突变体（3'UTR突变）与miRNA mimic的结合情况。

参考文献：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