如何深入理解乳腺癌HER2异质性

xiaorui 2023-03-09 发布于江苏

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肿瘤异质性是恶性肿瘤的特征之一，是指肿瘤在生长过程中，经过多次分裂增殖，其子细胞呈现出分子生物学或基因方面的改变，从而使肿瘤的生长速度、侵袭能力、对药物的敏感性、预后等各方面产生差异。广义而言，肿瘤异质性可分为肿瘤间异质性和肿瘤内异质性两类。肿瘤间异质性指的是在不同患者之间，TNM分期与组织学类型不同；或组织学类型、TNM分期都相同的乳腺癌个体采取相同的治疗方案，患者对治疗的反应和预后不同。肿瘤内异质性指的是肿瘤内部不同位点间在形态学、基因组学、转录组蛋白组学等表现存在不同，且随时间和空间发生演变。一般情况下我们谈及的肿瘤异质性指的是肿瘤内异质性。肿瘤内异质性又有空间异质性（相同肿瘤不同区域不同）与时间异质性（原发性肿瘤与继发性肿瘤不同）之分。肿瘤内遗传异质性已在各种类型的人类癌症中得到很好的证明，包括乳腺癌。而在乳腺癌HER2评估过程中，发现HER2过表达和扩增情况也呈现不同的异质性模式。

什么是HER2异质性

HER2异质性，即指同一肿瘤不同区域或同一患者不同部位及不同时间的肿瘤存在HER2表达不同或扩增状态不同。2009年ASCO/CAP指南对HER2异质性做了定义，它将HER2遗传异质性定义为：≥5%、<50%的浸润性肿瘤细胞HER2/CEP17信号比值≥2.2（双探针），或HER2信号/细胞数≥6（单探针）。文中建议选择2-4个具有代表性的浸润性肿瘤区域，并在扫描整个切片后进行评估，以寻找异质性。2013年ASCO/CAP指南进一步解决了HER2异质性的问题，将HER2异质性定义为存在具有不同HER2拷贝数和/或HER2/CEP17比例的独立细胞群，至少占整个肿瘤细胞群的10%。指南建议在这些情况下，至少对20个细胞进行单独计数。中国乳腺癌HER2检测指南（2019版）关于HER2基因的异质性的描述为：在原位杂交计数之前，应观察整张切片或使用IHC切片确定可能存在的HER2扩增区域。需要强调的是，即使存在异质性，但只要扩增细胞连续、均质，且占浸润癌10%以上，就应明确报告为原位杂交阳性。可补充报告不同细胞群（>10%）的计数值（包括计数的细胞总数、HER2 拷贝数、CEP17 数值、HER2/CEP17 比值），并报告扩增细胞群占所有浸润癌细胞的比例。

多项研究表明，乳腺癌中存在不同频率(1-34%)的HER2遗传异质性^[1,2]，在ISH和/或IHC HER2状态不确定的病例中更为常见^[2,3]。有人认为HER2异质性是导致乳腺癌HER2 FISH和IHC结果不确定的重要原因^[3]。一些研究还将17号染色体多聚体的频率增加与HER2异质性联系在一起^[3,4]。乳腺癌中17号染色体多聚体是罕见的，更常见的特征是17号染色体着丝粒(CEP17)的获得或扩增。有报道称，在HER2异质性肿瘤中观察到CEP17的拷贝数增加，这表明染色体不稳定性可能是引起HER2异质性的一个潜在原因^[4]。

乳腺癌HER2的异质性也可分为空间异质性（同一肿瘤不同区域，原发灶与同时发生的转移灶）和时间异质性（原发灶与复发/异时性转移灶，肿瘤进展，新辅助治疗前后）。

乳腺癌HER2的空间异质性

根据不同HER2状态的细胞分布情况，HER2异质性可表现为三种不同类型：1）'聚集'型，有两个不同的肿瘤细胞克隆，一个HER2扩增，另一个HER2状态正常；2）'马赛克'型，表现为不同HER2状态的细胞弥漫性混合；3）'分散型'，HER2阴性肿瘤细胞群中有孤立的HER2扩增细胞[5]。如图1

图1.肿瘤内HER2表达的异质性。通过免疫组织化学评估乳腺癌中HER2蛋白表达异质性模式的代表性显微照片。(A)一个样本显示两个离散的肿瘤克隆，一个显示HER2表达，评分为3+，另一个缺乏HER2过表达，有一些孤立的HER2阳性细胞(插图)。(B) HER2表达程度不同的乳腺癌，一些区域评分为2+(虚线)，其他区域评分为1+(虚线带点)。(C) HER2评分2+的聚集细胞(箭头)被HER2评分1+的细胞包围。(D) HER2评分1+的肿瘤细胞群中分散的HER2评分2+的细胞(箭头)。

一项96例通过组织芯片比较样本不同三个区域HER2表达的研究显示：IHC1+和IHC2+的患者相较于IHC3+具有更强的异质性^[2]。一项对281例乳腺癌HER2 IHC染色模式回顾性分析显示^[6]，与IHC 2+相比IHC 1+中各种异质性模式（聚集性和马赛克型）出现的比例更高。HER2低表达的异质性更显著。

乳腺癌中HER2表达或扩增存在异质性可能导致粗针穿刺活检（CNB）样本与手术切除（SEB）样本检测结果不一致。目前已有多项研究对CNB与SEB的一致性进行了探讨，但HER2状态的符合率从56%到98.3%不等^[7,8]。一项来自华西医院的研究显示^[9]，粗针活检（CNB）样本与手术切除（SEB）样本检测结果对比，HER2评分结果的整体一致率为1097/1829 (60.0%)；按照HER2阳性、HER2低表达以及HER2阴性三分法分析，结果一致率为1358/1829（74.2%)。CNB将15.3%(155/1016)和7.3%(74/1016)的HER2低表达肿瘤归为HER2阴性和HER2阳性(3+)肿瘤；而将28.4% (131/462)HER2阴性和23.1% (81/351)HER2阳性的肿瘤归为HER2低表达。

为避免因HER2异质性造成假阴性结果，而使患者失去潜在靶向治疗的机会，2018 ASCO/CAP指南建议：对于具有明显瘤内异质性的标本，推荐选择不同蜡块再次再次进行HER2检测，并对异质性特别明显的病例在报告中注明染色强度、范围等，以减少对HER2判读的影响。对于存在异质性的粗针穿刺活检标本，如果HER2状态处于不确定或临界值时，推荐临床进行多点取材，扩充样本量，平衡异质性所带来的的干扰。粗针穿刺活检标本HER2初步评估中遇到以下情况之一时可以对手术切除标本再次进行HER2检测：①粗针穿刺活检标本中浸润性肿瘤的数量很小；②手术切除标本中包含与粗针穿刺活检形态不同的高级别癌；③经ISH和IHC检测后，粗针穿刺活检标本HER2结果不确定；④对粗针穿刺活检标本的处理有疑问（缺血时间长，固定时间短，固定剂不同）或病理学家根据检测误差怀疑检测为阴性。

乳腺癌HER2的时间异质性

HER2表达状态在肿瘤演变过程中存在不稳定性。多项临床研究表明乳腺癌转移灶与原发灶存在HER2状态不一致的现象，在不一致的病例中，HER2原发灶阴性而转移灶阳性相比原发灶阳性而转移灶阴性者更为常见。一篇综述总结了47项研究（匹配了3384对原发灶和转移灶）^[10]，报告了两者HER2状态的中位不一致率为10%。不同转移部位的HER2不一致性发生率不同，骨转移最高（15.5%），其次是肺转移（15%）。Tarantino 等人^[11]对232例原发灶和复发后首次穿刺活检标本的HER2状态进行比较，发现44%的HER2 IHC 0在晚期复发后，出现HER2 IHC评分增加；22%的HER2-low在复发后结果为IHC 0。Miglietta 教授团队^[12]对547例配对的原发灶和复发灶患者的HER2状态做比较，发现43%的HER2 IHC 0在晚期复发后，出现HER2 IHC评分增加；45%的HER2-low，复发后转变为HER2 IHC 0或者HER2阳性。HER2低表达在疾病进展过程中高度不稳定。

HER2表达（尤其是低表达）在新辅助治疗前后状态存在不稳定性。Miglietta教授团队[13]对446例行新辅助治疗的乳腺癌患者治疗前后HER2状态对比，结果显示：治疗前后HER2表达不一致率为26.4%，主要由HER2低表达转变为HER2 0（14.8%），或由HER2 0转变为HER2低表达（8.9%）。

鉴于HER2表达存在时间异质性，且HER2低表达的异质性更强、不稳定性更差，加之新型ADC类药物的应用，为避免患者失去潜在靶向治疗的机会，需要对复发/转移灶及治疗后残余病灶再次进行HER2检测，尤其是之前HER2 IHC 0的患者^[14]。

由于乳腺癌HER2时空异质性广泛存在，仅对肿瘤组织取样可能不能反映肿瘤HER2表达全貌，部分组织样本不可得的晚期乳腺癌患者，亦可能错过靶向治疗的机会。采用微滴式数字PCR（ddPCR）技术检测乳腺癌患者外周血循环肿瘤DNA（circulating tumor DNA，ctDNA），能够实时、动态监测乳腺癌患者体内HER2基因状态或药物疗效；有助于避免因肿瘤异质性带来的组织样本检测假阴性结果，可为组织检测提供有效补充；液体活检样本易获得，对于不能获取组织样本的晚期乳腺癌患者具有独特的优势。美国马萨诸塞州综合医院（MGH）研究小组^[15]分析了19名原发肿瘤呈ER+/HER2-的乳腺癌患者的血液样本，发现其中84%（16/19）的患者同时检测到了HER2+和HER2-循环肿瘤细胞（circulatingtumorscells, CTCs）。研究还发现这类肿瘤细胞群体能够在HER2+与HER2-状态之间转换，这种转换有助于乳腺癌的进展和获得耐药性。

HER2的微观异质性

Nitta等人^[16]开发了一种将HER2 ISH和IHC检测结合在一起的新的检测方法（HER2基因蛋白检测，HER2 GPA）用于同一组织切片的一次性检测。HER2 GPA允许病理学家在单个细胞水平上同时对HER2基因和HER2蛋白状态进行评分。HER2 GPA方法在HER2阳性、不明确和阴性的临床病例中发现了HER2基因扩增但没有HER2蛋白过表达的乳腺和胃癌肿瘤细胞群(图2)。他们建议将这种新型的HER2基因与HER2蛋白在个体细胞水平上的不一致现象称为“HER2微观异质性”，并将HER2微观异质性作为HER2异质性的一个新范畴。

图2.通过HER2基因蛋白检测(GPA)方法显示HER2的微观异质性。均质HER2阳性乳腺癌人群表现出强烈的HER2蛋白膜染色，而部分肿瘤细胞由于伪影截断而缺乏HER2基因扩增(a)。HER2 GPA显示了HER2微观异质性，即在HER2蛋白过表达的HER2基因扩增肿瘤细胞中出现HER2蛋白未过表达的HER2基因扩增乳腺肿瘤细胞(b)。

Osamura等人^[17]认为HER2微观异质性可能是HER2靶向治疗耐药的生物学机制，因为曲妥珠单抗的靶点是HER2蛋白，而不是基因。因此，没有HER2蛋白过表达的HER2基因扩增肿瘤细胞可能会逃避HER2靶向治疗。

HER2阳性乳腺癌中HER2瘤内异质性与较差的预后和靶向药物反应不良相关

Shafi 等人^[3]发现具有遗传异质性的HER2 FISH非扩增肿瘤与更大的体积、更高的组织学分级和淋巴结转移频率相关，这些都是乳腺癌重要的不良预后因素。多项研究表明，HER2异质性的存在与较差的患者预后相关，包括较短的无病生存期和总生存期^[1,4]。

Seol H等人^[2]回顾分析了96例HER2扩增的浸润性乳腺癌，使用组织微阵列来评估HER2基因扩增是否存在区域差异。发现17例(18%)存在HER2区域异质性，11例(11%)存在HER2遗传异质性（均表现为HER2区域异质性）。具有HER2基因异质性或HER2区域异质性的病例无病生存率明显低于其他病例。

与HER2同质性表达的病例相比，HER2异质性表达的病例对HER2靶向治疗的反应更弱，新辅靶向治疗后pCR率更低。Hou Y等人^[18]对64例HER2阳性并接受抗HER2新辅助化疗的浸润性乳腺癌患者的治疗前样本的整个组织切片进行了HER2瘤内异质性（ITH）的评估。发现与pCR组相比，不完全缓解组发现的HER2瘤内异质性病例明显更多（56% vs 13%，p＜0.001）。在多因素分析中，HER2 ITH（OR = 0.155, p = 0.008）与抗HER2靶向治疗的不完全缓解显著相关。

结语

HER2的评估是乳腺癌患者靶向治疗决策的关键，目前乳腺癌HER2的评估主要采用免疫组化和原位杂交相结合的方法进行检测。乳腺癌中HER2的表达或扩增广泛存在空间异质性和时间异质性，HER2的异质性可能是导致免疫组化与原位杂交、原发灶与复发/转移灶、新辅助治疗前后、穿刺标本与手术切除标本HER2检测结果不一致的重要原因，且与较差的预后和靶向药物反应不良相关。而HER2低表达病例异质性更为显著。近年来，随着新型抗体药物偶联物（ADC）的快速发展和HER2低表达概念的提出，为HER2低表达乳腺癌患者带来了新的希望，也给HER2精准判读带来了新的挑战。HER2异质性是影响HER2低表达精准判读的重要因素。因此需要加强对HER2异质性的认识；为避免患者失去潜在靶向治疗的机会，需要对复发/转移灶及治疗后残余病灶（尤其是之前HER2 IHC 0的患者）再次进行HER2检测，必要时对原发灶增加单次HER2检测的蜡块数量。

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