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HER2耐药救星:探索DNA修复途径在HER2阳性乳腺癌治疗中的新策略

09月09日
编译:肿瘤资讯
来源:肿瘤资讯

2024年8月21日,Journal of Experimental & Clinical Cancer Research(IF:11.4)杂志在线发表了一项基础实验研究,旨在阐明在人表皮生长因子受体2(HER2)阳性乳腺癌患者和临床前模型中,恩美曲妥珠单抗(T-DM1)和德曲妥珠单抗(T-DXd)的耐药机制;并识别HER2靶向抗体-药物偶联物(ADC)耐药HER2阳性乳腺癌中,在体外和体内通过靶向抑制增强T-DXd抗肿瘤活性的潜在靶点。研究发现DNA修复途径在HER2靶向ADC耐药中起着重要作用,数据支持继续探索T-DXd与DNA修复靶向药物联合治疗HER2靶向ADC耐药HER2阳性乳腺癌临床试验的必要性

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HER2阳性乳腺癌治疗耐药性机制及新型联合治疗策略研究进展

乳腺癌是一种异质性疾病,根据治疗指南可分为三个亚型:激素受体(HR)阳性、HER2阳性和三阴性。HER2是一种在15%-30%的乳腺癌病例中被扩增或过表达的癌基因,它通过与其他ErbB受体(包括EGFR、HER3和HER4)的同源或异源二聚体激活致癌信号通路,与疾病复发率、脑转移和死亡率较高有关。HER2也是乳腺癌患者治疗的一个明确生物标志物,其中人源化单克隆抗体曲妥珠单抗是针对HER2蛋白的首个靶向治疗,显著提高了乳腺癌患者的生存率。

针对HER2的靶向治疗包括曲妥珠单抗及其后续的治疗药物如T-DM1和T-DXd,已改善了HER2阳性乳腺癌患者的预后,带来了临床获益。尽管如此,对这些HER2靶向治疗耐药患者的治疗仍是一个重大临床挑战。了解HER2靶向ADC治疗的原发或获得性耐药机制,识别潜在的新治疗靶点以克服这种耐药性,对于改善转移性HER2阳性乳腺癌患者的预后至关重要。

在该研究中,研究者研究了HER2阳性乳腺癌患者和临床前模型中对T-DM1和T-DXd的耐药机制,并识别了在体外和体内HER2靶向ADC耐药的HER2阳性乳腺癌中,可增强T-DXd抗肿瘤活性的潜在靶点。此外,还研究了T-DXd与共济失调毛细血管扩张症和Rad3相关(ATR)抑制剂elimusertib的联合治疗,在体外和体内对乳腺癌细胞死亡率的影响,或为临床试验提供了相关理论基础。

探索HER2阳性乳腺癌对T-DM1和T-DXd耐药机制:从基因组到临床前模型的综合性研究

该研究针对乳腺癌患者的组织样本进行了靶向基因组DNA和全转录组测序,以研究在抗HER2治疗后出现的基因异常。并且构建了T-DM1和T-DXd耐药的HER2+乳腺癌细胞系作为研究模型。为了阐明其耐药机制并识别能够增强T-DXd疗效的潜在协同激酶靶点,该研究使用了荧光原位杂交、数字PCR、蛋白印迹分析、全基因组测序(WGS)、cDNA微阵列和合成致死激酶RNA干扰筛选。此外,通过细胞活性实验、细胞克隆形成实验和异种移植实验评估了T-DXd组合疗法的协同抗肿瘤效果。

主要研究结果分析

在HER2阳性乳腺癌患者中,接受HER2靶向药物治疗后激活了DNA修复途径

该研究分析了接受HER2靶向治疗的转移性乳腺癌患者治疗前后样本。发现一部分患者在治疗后HER2表达降低,与ERBB2基因扩增的减少相关。此外,HER2表达的变化与样本之间异质性有关。通过STRING数据库进一步分析基因变化发现,与DNA修复相关的基因(包括TOP2A、RAD21、RAD52和MCL1)发生扩增,这可能与HER2靶向治疗的耐药性有关,这些发现有助于理解和克服针对HER2靶向治疗的耐药机制。

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图1 A.WGS分析。B.STRING软件分析。C.T-DXd治疗前后的靶向基因测序分析。D.RNA-seq分析

在HER2靶向ADC耐药的HER2阳性乳腺癌细胞系中,ERBB2基因扩增的减少是通过DNA损伤和表观遗传机制来实现的

在HER2阳性乳腺癌细胞系中,接受TDM-1和T-DXd治疗后,出现了HER2基因拷贝数和蛋白水平降低,与HER2基因位置邻近的几个基因的拷贝数也显著减少,通过WGS和荧光原位杂交分析验证了这些变化。此外,还发现HER2 mRNA的可变剪接增加,进一步导致HER2表达减少。这些发现揭示了HER2靶向ADC治疗耐药性的潜在机制,并强调了治疗导致的基因表达变化的复杂性。

21.2.png图2 A.荧光原位杂交分析ERBB2 基因扩增。B.WGS分析ERBB2基因拷贝数。C.ERBB2 基因的转录组分析。D.TAC软件比较差异基因

基因表达分析和RNA筛选分析发现DNA修复途径是增强T-DXd疗效的潜在靶点

在HER2阳性乳腺癌细胞系中,研究发现HER2靶向治疗后ERBB2基因发生突变,导致DNA损伤应答途径激活。通过微阵列和基因集富集分析,揭示了DNA修复途径在治疗耐药细胞系中的激活,特别是ATR相关通路。进一步通过合成致死筛选确定了潜在的激酶靶点,发现ATR抑制可以显著增强T-DXd的抗肿瘤效果,表明针对DNA修复途径的靶向可能是克服T-DXd耐药的有效策略。

21.3-1.png21.3-2.png图3 A.功能性基因集富集分析。B.RNAi筛选示意图。C-D. STRING相互作用分析,SUM190-TDM1R (C),SUM190-TDXdR (D)。E. Bliss独立剂量反应测定。F. 克隆形成实验。G. 蛋白质印迹

ATR抑制剂elimusertib增强了T-DXd在HER2靶向ADC耐药的HER2阳性乳腺癌细胞系中的抗肿瘤疗效

研究表明,PI3K、细胞周期和DNA修复途径是T-DXd治疗耐药HER2阳性乳腺癌的潜在靶点。特别是,ATR抑制剂elimusertib与T-DXd联用显著增强了抗增殖效果。体内外实验也证明了ATR抑制能通过DNA损伤途径增强T-DXd的抗肿瘤效果。

21.4-1.png21.4-2.png图4 A-D.使用SUM190-TDM1R(A)、HCC1954-TDM1R(B)、SUM190-TDXdR(C)和HCC1954-TDXdR(D)的异种移植实验,左图为肿瘤生长和肿瘤重量(终点)测量值;右图为异种移植肿瘤组织中HER2、pH2AX、pATR和Ki-67表达水平的IHC图像

HER2靶向ADC耐药的HER2阳性乳腺癌治疗新策略的发现

该研究结果表明,DNA修复途径与HER2靶向ADC治疗耐药性的潜在机制相关,这项临床前研究为进行HER2阳性乳腺癌患者的临床试验提供了依据,支持将T-DXd与针对DNA修复的药物联合治疗用于临床试验中的HER2靶向ADC耐药的HER2阳性乳腺癌患者,这些发现可能有助于改善转移性HER2阳性乳腺癌患者的治疗结果。

参考文献

Lee J, Kida K, Koh J, et al. The DNA repair pathway as a therapeutic target to synergize with trastuzumab deruxtecan in HER2-targeted antibody-drug conjugate-resistant HER2-overexpressing breast cancer. J Exp Clin Cancer Res. 2024;43(1):236. Published 2024 Aug 21. doi:10.1186/s13046-024-03143-3


责任编辑:肿瘤资讯-Jenny
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评论
10月17日
柳文戈
翼城县人民医院 | 肿瘤科
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09月10日
李国君
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吴耀禄
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发现一部分患者在治疗后HER2表达降低,与ERBB2基因扩增的减少相关