利用血液检测预测乳腺癌治疗反应与耐药性

目录

• 引言：治疗耐药性的挑战
• 精准肿瘤学与乳腺癌治疗
• CDK4/6抑制剂的作用机制与耐药性产生原因
• 液体活检：组织活检的微创替代方案
• 预测治疗反应的血液遗传生物标志物
• 未来方向：液体活检中的表观遗传生物标志物
• 结论与临床意义
• 信息来源

引言：治疗耐药性的挑战

乳腺癌仍是全球女性最常见的癌症，约70%病例为雌激素受体阳性（ER+）且人表皮生长因子受体2阴性（HER2-）。虽然筛查项目有助于在更早、更易治疗的阶段发现多数病例，但患者仍面临终身转移复发的风险。一旦乳腺癌扩散至远端器官，即便有可用治疗方案，通常也难以治愈。

过去十年中，CDK4/6抑制剂联合内分泌治疗彻底改变了ER+/HER2-转移性乳腺癌的治疗格局。该类药物中的三种——阿贝西利、帕博西利和瑞博西利——在主要临床试验中展现出显著的临床获益，提高了晚期疾病患者的缓解率、无进展生存期、生活质量和总生存期。

然而，治疗耐药性仍是重大挑战。少数患者存在原发性耐药，在开始治疗六个月内出现疾病进展。即便是初始反应良好的患者，随时间推移也不可避免地产生获得性耐药，一线转移治疗的中位无进展生存期介于23.8至28.2个月。

这一紧迫的临床问题凸显了对生物标志物的迫切需求，这些标志物应能预测哪些患者能从CDK4/6抑制剂中获益，并早期检测耐药性。尽管研究人员已广泛研究基于组织的生物标志物，但目前临床可用的预测指标仍仅限于基本乳腺癌亚型（ER+/HER2-）。肿瘤异质性及区分内分泌耐药与CDK4/6抑制剂耐药的困难，使生物标志物的发现变得复杂。

精准肿瘤学与乳腺癌治疗

精准肿瘤学利用患者癌症的分子信息来优化和个体化治疗方案。这一策略帮助临床医生选择最有效的治疗方法，同时最大限度减少对健康细胞的副作用。分子生物标志物主要分为两类：预后生物标志物（预测疾病进程，与治疗无关）和预测性生物标志物（指示患者对特定疗法的反应）。

当前乳腺癌治疗提供了生物标志物导向精准肿瘤学的优秀范例：

• OncotypeDx：针对ER+早期乳腺癌的商业化21基因检测，通过计算复发评分显示无需化疗的复发概率
• MammaPrint：利用70个基因的微阵列检测，按复发风险对患者进行分类
• HER2状态：确定患者是否能从曲妥珠单抗等HER2靶向药物中获益
• 激素受体状态：识别可能对内分泌治疗有反应的肿瘤

内分泌治疗耐药性可通过多种机制产生，包括ESR1基因改变、细胞周期蛋白依赖性激酶（CDKs）活性增强、PI3K和RAS等信号通路激活，或p16、p21、p27等CDK抑制蛋白水平降低。许多耐药通路汇聚于细胞周期蛋白D-CDK4/6轴，这解释了为何内分泌治疗联合CDK4/6抑制剂对ER+/HER2-转移性乳腺癌如此成功。

CDK4/6抑制剂的作用机制与耐药性产生原因

细胞周期蛋白D-CDK4/6-视网膜母细胞瘤蛋白（Rb）通路调控细胞周期从G1期间S期的进展。正常细胞功能中，Rb保持未磷酸化状态并与E2F转录因子结合，使其失活。当出现适当生长信号时，细胞进入G1期，导致细胞周期蛋白D表达。细胞周期蛋白D随后与CDK4/6结合，形成活性复合物，使Rb磷酸化。

这种磷酸化导致Rb构象改变并释放E2F转录因子，驱动细胞进入S期并进一步推进细胞周期。细胞周期蛋白D-CDK4/6复合物还激活FOXM1转录因子，促进后期细胞周期阶段（G2/M）的进展。ER+乳腺癌高度依赖这一完整通路，因为雌激素驱动细胞周期蛋白D1表达，最终通过CDK4/6信号诱导细胞增殖。

CDK4/6抑制剂通过结合CDK4/6的ATP结构域发挥作用，阻止从G1期到S期的进展，抑制癌细胞分裂。然而，耐药机制尚未完全明确，实验室研究中发现的许多机制的临床相关性仍有待证实。

已知的耐药机制包括：

• 细胞周期蛋白D-CDK4/6通路成员扩增
• CDK4/6抑制蛋白（如p21和p27）下调
• RB1、FAT1改变或PI3K/AKT/mTOR、KRAS等信号通路改变，从而绕过G1/S检查点

这些改变使癌细胞在CDK4/6抑制剂治疗下仍能继续分裂，最终导致治疗失败。

液体活检：组织活检的微创替代方案

液体活检方法已成为获取癌症分子信息的有前景替代方案，可替代传统组织活检。组织活检需要侵入性操作，且根据肿瘤位置和患者健康状况并非总是可行，而液体活检通过检测易获取体液中的肿瘤源性物质，能规避这些限制。

大多数应用中，外周血浆是液体活检的首选液体。虽然此前因血脑屏障对脑瘤检测构成挑战，但新技术提高了检测灵敏度。其他液体对特定癌症可能更具信息价值，包括口腔癌的唾液、膀胱癌的尿液和脑瘤的脑脊液。

液体活检可分析多种肿瘤成分，包括：

• 循环肿瘤细胞（CTCs）——血液中的完整癌细胞
• 游离DNA（cfDNA）——血液中循环的DNA片段
• 细胞外囊泡——细胞释放的小颗粒
• 游离RNA——循环中的RNA分子

本综述聚焦循环肿瘤DNA（ctDNA），其包含肿瘤源性遗传和表观遗传信息，随癌细胞死亡释放入血流。ctDNA通常只占游离DNA总池的一小部分（有时＜0.01%），大部分剩余DNA来自血细胞和其他组织。

ctDNA水平因肿瘤大小、分期、位置、治疗状态及肿瘤细胞释放DNA入循环的难易程度而异。一旦进入血流，ctDNA通过酶降解、免疫细胞吞噬和肾脏过滤等多种机制快速清除，半衰期介于16分钟至2小时。这种快速更新使ctDNA能提供患者疾病状态的“实时”快照。

通过液体活检分析ctDNA可能在CDK4/6抑制剂治疗的多个阶段具有价值：

1. 预后判断——预测疾病结局
2. 治疗个体化——确定哪些患者应接受CDK4/6抑制剂或其他药物
3. 治疗监测——追踪治疗反应
4. 耐药检测——早期识别新出现的治疗耐药性

临床医生可通过聚合酶链反应（PCR，检测单个基因）或下一代测序（NGS，同时分析数十至数百个基因）分析ctDNA。对于ER+/HER2-晚期乳腺癌，therascreen PIK3CA RGQ PCR试剂盒已用于检测PIK3CA突变，以指导阿培利司等PI3Kα抑制剂的治疗。基于NGS的液体活检检测通常包括PIK3CA及其他与内分泌治疗耐药相关的基因，如ESR1和PTEN。

预测治疗反应的血液遗传生物标志物

目前尚无经临床验证的液体活检生物标志物能区分哪些患者最能从CDK4/6抑制剂治疗中获益。研究主要集中于通过ctDNA分析检测细胞周期调控基因的遗传改变及其与治疗结局的关系。

RB1改变：由于Rb是CDK4/6控制细胞周期进展的核心靶点，导致其失活的RB1遗传改变可能赋予CDK4/6抑制剂耐药性。在PALOMA-3试验中，基线ctDNA检测到的RB1缺失与接受帕博西利联合氟维司群患者较差的无进展生存期相关。对MONALEESA 2、3和7试验ctDNA的分析发现，携带RB1突变的患者在使用瑞博西利联合内分泌治疗后，中位无进展生存期未显著改善。额外研究发现功能缺失性RB1突变仅在CDK4/6抑制剂治疗期间获得，表明它们被选作耐药机制。然而，这些改变的较低发生率（一项研究中为4.7%）表明其他耐药机制可能起重要作用。

ESR1突变：关于ESR1突变作为CDK4/6抑制剂反应生物标志物的研究结果不一。在PALOMA-3试验中，接受帕博西利的患者无论ESR1状态如何，中位无进展生存期改善相似（突变型与野生型分别为9.4 vs. 9.5个月）。有趣的是，部分患者在治疗期间两组均获得ESR1 Y537S突变，与未获得该突变的患者相比，这些患者的中位无进展生存期更长（13.7 vs. 7.4个月）。在MONARCH-2试验中，接受阿贝西利的患者无论ESR1状态如何均显示无进展生存期改善，但突变肿瘤患者的中位无进展生存期数值更高（20.7 vs. 15.3个月）。

PIK3CA突变：研究一致表明PIK3CA状态不能预测CDK4/6抑制剂的差异获益。在PALOMA-3中，接受帕博西利的患者无论PIK3CA状态如何，无进展生存期改善相似（突变型与野生型分别为9.5 vs. 9.9个月）。MONARCH-2试验发现类似结果，尽管安慰剂组中携带PIK3CA突变的患者中位无进展生存期较野生型更差（5.7 vs. 12.3个月）。部分较小规模研究提示PIK3CA突变可能预测较差结局，但更大规模试验未证实这一发现。

FGFR改变：有限证据表明FGFR改变可能影响CDK4/6抑制剂疗效。在MONALEESA-2试验中，携带FGFR1改变并接受瑞博西利治疗的患者中位无进展生存期较差（10.61个月 vs 24.84个月），但因样本量较小未达到统计学显著性。PALOMA-3研究发现FGFR1扩增患者在两个治疗组中均表现较差的无进展生存期，但获得性FGFR2改变在治疗组间未见明显差异。

未来方向：液体活检中的表观遗传生物标志物

虽然基于遗传学的液体活检方法在明确预测CDK4/6抑制剂疗效的生物标志物方面进展有限，但新兴的表观遗传学方法展现出显著潜力。表观遗传学指不改变DNA序列而调控基因表达的修饰方式，包括DNA甲基化、组蛋白修饰和染色质重塑。

ctDNA的表观遗传学分析可能揭示能更好预测治疗效果和耐药机制的新型生物标志物。与相对稳定的遗传学改变不同，表观遗传变化能动态响应治疗压力和环境因素，可能为新兴耐药性提供更敏感的指标。

该领域研究尚处于发展阶段，但早期研究表明ctDNA中的表观遗传标志物能够：

• 比遗传学变化更早检测到耐药性
• 同步洞察多种耐药机制
• 提供治疗压力下肿瘤异质性和进化信息
• 识别可能受益于表观遗传机制靶向联合治疗的患者

随着表观遗传技术持续进步和普及，它们很可能在个性化CDK4/6抑制剂治疗和管理乳腺癌患者耐药性方面发挥日益重要的作用。

结论与临床意义

本综述系统阐述了液体活检在预测乳腺癌患者CDK4/6抑制剂疗效和耐药性方面的现状与未来潜力。虽然ctDNA遗传学分析方法尚未产生经临床验证的预测性生物标志物，但该领域正随着表观遗传学方法的突破性进展而快速发展。

对患者而言，这项研究意味着简单的血液检测可能很快能帮助肿瘤医生：

1. 在治疗开始前预测哪些患者最能从CDK4/6抑制剂中获益
2. 通过定期抽血而非影像学检查监测治疗反应
3. 更早发现新出现的耐药性，以便及时调整治疗方案
4. 根据个体耐药机制个性化组合治疗方案

综述研究表明，虽然特定遗传学改变（特别是RB1）显示出作为耐药生物标志物的潜力，但其相对较低的检出率提示多种机制共同导致治疗失败。这种复杂性强调需要采用能全面捕捉所有耐药通路的综合方法。

随着液体活检技术在灵敏度、成本效益和临床可及性方面的持续改进，它们很可能成为乳腺癌诊疗的重要组成部分。通过简单抽血反复评估肿瘤生物学特性的能力，相较于传统组织活检代表着重大进步，特别是在实时监测治疗反应和检测耐药性方面。

患者应与肿瘤医生讨论参与涉及液体活检分析的临床试验是否适合自身情况，因为这个快速发展的领域持续产生可能直接影响治疗决策和疗效的新见解。

来源信息

原文标题：液体活检预测乳腺癌CDK4/6抑制剂疗效与耐药性

作者：Sasha C. Main, David W. Cescon, Scott V. Bratman

出版物：《癌症耐药》2022年第5卷727-748页

数字对象标识符：10.20517/cdr.2022.37

本篇患者友好型文章基于经过同行评审的研究，旨在让受过教育的患者及其家属理解复杂的科学信息。在将专业术语转化为更易懂表述的同时，完整保留了原始研究的所有关键发现、数据点和临床意义。