综述:乳腺癌生物标志物研究进展及循环肿瘤DNA(ctDNA)前景展望

发布日期: 2024-04-29

      对于大多数乳腺癌(BC)患者,在确诊时其肿瘤常局限于乳房,或乳房及腋窝淋巴结,通过规范治疗可治愈。但部分患者可能因局部残留病灶而在未来数年至数十年间面临复发风险,因此,如何筛选具有复发风险的患者是临床医生所面临的问题。生物标志物可作为BC患者诊疗过程中指导风险分层,以及监测微小残留病灶(MRD)的干预节点(见图1),有助于指导医生制定后续治疗方案。本文综述了BC复发相关生物标志物在BC诊疗中的临床应用与未来前景1,以期为临床医生提供参考。

图1 BC诊疗医生面临的困境

一、指导治疗决策的激素受体及生物标志物

     BC管理主要依赖三种生物标志物——雌激素受体(ER)、孕激素受体(PR)和人表皮生长因子受体-2(HER2),临床指南使用免疫组化检测生物标志物来定义BC亚型,并据此指导治疗方案选择。

     ER和PR的存在对患者预后有利,可预测早期BC患者的内分泌治疗效果。然而,其并非确定患者复发风险的唯一因素,且对监测完成初始治疗后疾病复发并无预测作用。

     HER2既可预测患者预后,也可指导治疗,但它不能区分患者有无远处转移,也不能作为复发的证据。尽管有多项研究评估了循环细胞外HER2的重要性,但证据仍然混杂,目前的指南不支持其作为识别远处微小病灶转移的生物标志物。

     此外,尽管ER和HER2缺乏意味着更高的复发风险,但目前尚无预测三阴性BC(TNBC)相关生物标志物。即使最近的试验证实免疫治疗在高风险局灶TNBC患者中的作用,也未能证明生物标志物PD-L1在预测疗效方面的明确作用。

     近年来,基因表达研究将BC进一步细分为包括Luminal A型、Luminal B型、HER2富集型、基底细胞型和正常细胞型在内的分子亚型,这些分型与复发风险、治疗反应和结果的细微差异有关。然而这种分型方法在临床上很少被采用。

二、指导化疗决策及预测患者预后相关的基因组生物标志物

     BC易感基因BRCA1/2的确定,及其与进行性和对侧疾病的关联,预示着发现指导辅助治疗及预测患者预后的基因组生物标志物,其中,OlympiA试验探索了BRCA1/2基因变异对于治疗的意义,研究显示:在早期HER2-BC和gBRCA1/2基因突变患者中,奥拉帕利治疗相比安慰剂而言增加患者4年总生存期(OS)。然而,由于gBRCA1/2基因突变仅存在于一小部分患者中,因此后续需继续开展研究以识别其他生物标志物。

     早期ER+BC患者可通过评估肿瘤基因特征的多基因检测工具被识别,并在化疗联合辅助内分泌治疗方案中获益。Oncotype DX是一种BC 21基因检测工具,其检测结果可作为化疗方案获益的预测指标,并可作为淋巴结(-)的早期BC患者以及绝经后1-3个淋巴结(+)BC患者治疗决策制定的参考指标。

     BC指数(Breast Cancer Index, BCI)是一种基于基因表达的多基因检测工具,可作为激素受体阳性(HR+)且淋巴结(+)BC患者晚期复发的预测指标,此类患者受益于他莫昔芬的延长治疗。MammaPrint是BC70基因检测工具,其根据随机对照试验结果,依据临床病理特征识别可能不需要辅助化疗的女性高危群体。一项前瞻性试验比较了包括Oncotype DX和MammaPrint在内各种基因检测工具对患者预后的评估,这些工具得出的风险信息大致相同,且组间显示出适度的一致性。

     目前,国内外多项指南提到多基因检测工具的作用。《中国临床肿瘤学会(CSCO)乳腺癌诊疗指南2023》推荐将Oncotype DX、MammaPrint等作为BC患者辅助治疗前肿瘤相关评估的检查手段2。中国抗癌协会(CACA)在2022年发布《中国肿瘤整合诊治指南(CACA)》的乳腺癌分册中,指出Oncotype DX、MammaPrint等多基因检测工具有助于指导辅助化疗的决策3。此外,多基因检测工具已被证明在对辅助化疗患者进行风险分层时具有成本效益,也可能用于指导制定放疗方案。然而,尽管其拥有上述潜在获益,但目前多基因检测工具并未用于ER-或HER2+BC患者。一项回顾性研究显示,新检测方法HER2DX有提供预后价值的可能,但其在检测复发方面没有作用。

     总体上看,多基因检测工具可帮助临床医生评估患者预后并制定早期BC患者的个体化治疗方案。然而,对于未行进一步治疗的患者而言,这些工具只能作为识别患者是否存在残留病灶或评估复发风险高低的参考。

三、生物标志物和残留病灶的检测

     理想情况下,医生可以在术后或起始治疗后数年中,通过详实的影像学资料检测残留病灶。但以目前的成像技术无法检测到微观层面下的局部残留病灶或转移性BC的起始状态。因此,长期以来医生一直期待通过血液检测手段寻找残存癌细胞,并通过这种理想化的手段识别残留病灶患者,继而对此类患者行更密切的监测。

     目前,研究者已经发现,血清癌抗原 15-3(CA15-3)、癌抗原27-29(CA27-29)和癌胚抗原(CEA)可用于检测疾病复发并可能用于指导转移癌患者的治疗。CA15-3和CA27-23是MUC1蛋白的测量指标,术前检测CEA和CA 15-3水平升高是判断BC存活的预后指标,也可能反映肿瘤负荷增加。在复发性BC患者中也发现了较高水平的CEA和CA15-3,这表明它们有可能作为早期识别BC复发的生物标志物。这两种方法在相关研究中常被联用,以提高预测敏感性,且相比局部-区域复发而言,其预测远处转移的敏感性更高。

     然而,CEA高水平也出现在炎症(非恶性肿瘤)、胆石症、慢性阻塞性肺疾病和酒精性肝硬化患者中;且既往研究表明有近10%的健康人群,其他癌症患者,存在自体免疫异常及炎症人群中可能出现CA15-3升高。因此,虽然这些肿瘤标志物在某些临床环境中具有一定的实用性,但它们不能作为肿瘤识别的确切指标。

四、弥散性和循环性肿瘤细胞

     存在于远处器官的肿瘤细胞被称为弥散性肿瘤细胞(DTCs),是早期BC复发和OS的预测因素。对于一些早期(没有可见的远处转移灶)BC患者,肿瘤细胞可能在其骨髓中已存在数十年。早期BC患者骨髓中发现DTCs的比例高达20%~45%,这些细胞可能处于休眠状态,并在一些患者中最终发展为转移性癌。然而,检测到DTCs并不一定意味着患者会复发,且由于骨髓穿刺相对更高的侵入性,促使研究者寻找可替代的外周血相关癌细胞指标。

     血液中的循环肿瘤细胞(CTCs)是转移肿瘤患者生存率降低的标志物,也是颇具吸引力的早期微小病灶检测指标。CTCs检测有助于区分惰性和侵袭性癌,也可作为转移性和早期BC患者OS的预测指标。目前研究已将CTCs作为预测早期患者无病生存期、特异性生存期和OS的生物标志物。此外,CTCs可能与新型辅助治疗应答相关,一项研究表明,CTCs的RNA转录产物与手术残留病灶相关。术后CTCs指标异常也可能提示MRD。

     BC诊断后≥5年CTCs指标异常与晚期复发相关。虽然RT-PCR检测显示CTCs预测患者预后似乎因BC亚型而异,但免疫组化检测显示,CTCs在预测Luminal A、Luminal B和三阴性BC亚型的预后方面相似。然而,尽管CTCs具有预后方面的意义,但SWOG S0500研究显示,当CTCs水平被用于指导变更治疗决策(转移性BC患者)时,患者OS没有显著差异。

五、循环肿瘤DNA(ctDNA):生物标志物的未来

     ctDNA由肿瘤细胞和CTC等凋亡、坏死后释放到血管中的游离DNA片段组成。其半衰期短,实时性高,在指导治疗选择、预测疾病进展和MRD检测方面具有显著作用。

     最近,ctDNA被推荐用于指导晚期患者的治疗决策。EMERALD研究显示,elacestrant相比标准化内分泌单药治疗ESR1突变患者的无进展生存期更长。基于此结果,2023 ASCO指南建议:对ER+/ HER2-转移性BC患者ctDNA中出现的ESR1突变进行序列检测。NCCN指南推荐在复发性不可切除或Ⅳ期HR+/HER2-BC患者进行ctDNA检测PIK3CA突变,若明确则推荐alpelisib治疗(基于SOLAR-1的结果)。而最近的PADA-1试验则显示ctDNA在预测ER +/HER2-转移性BC患者对哌柏西利联合芳香酶抑制剂耐药方面具有潜力,因此上述建议在未来可能会得到进一步扩充。此外,由于循环中ctDNA直接源自肿瘤释放,存在多转移部位DNA混杂,故而与单一转移灶活检相比,ctDNA分析可能提供更准确的肿瘤异质性表征。

     在国外,ctDNA检测MRD是BC复发的早期预测指标,其潜在应用价值已从转移癌层面过渡到疾病的早期预测。MRD检测包括识别肿瘤患者特有的基因组学或表观基因组学特征,并通过血液分析寻找癌细胞残留的相关证据。理论上,患者个体的ctDNA水平异常将先于影像学进展发生,医生可基于此识别有复发风险的MRD患者,并根据风险等级,制定升级或降级治疗方案。

     高质量证据表明ctDNA检测与患者长期病灶残留、复发风险增加和生存恶化相关。在新型辅助治疗中,ctDNA清除情况差与无病生存期恶化相关,且可能预示不良反应。一项研究显示,术前新型辅助治疗后的ctDNA检测可预测术后肿瘤残留情况。另一项研究则表明尽管存在残留病灶,ctDNA阴性仍与生存期提高相关。而英国的一项大型前瞻性多中心研究表明,对所有BC主要亚型的患者,ctDNA检测(+)与未来5年更高的复发风险相关。

     此外,ctDNA水平在检测MRD方面具有很高的特异性。一项对49例行手术+辅助治疗后随访长达4年的研究显示:研究期间所有未复发患者在任意时间点内ctDNA检测均为(-),并估计出个体化ctDNA检测预测复发的总体敏感性和特异性分别约为89%和100%。其它研究中也有类似的估计结果,表明可检测到ctDNA的患者有很高的复发风险。对于早期BC而言,ctDNA指标在检测远处转移方面可早于临床和/或影像学检查数月至2年。

     ctDNA在临床环境的应用存在几个关键的局限。其一:ctDNA的半衰期短且存在肿瘤DNA脱落情况,这使得单点检测可能不充分,而目前尚无关于最佳检测时间和频率的指南。其二:首次检测的周期可达数周且检测结果需要额外释义,其中阴性结果可能因ctDNA的敏感性缺陷给患者带来错误的安慰效应,而对于阳性结果目前尚缺乏认识。尽管有观点认为应对阳性结果且无症状患者进行重新检查或开始进一步系统治疗,但缺乏证据证实这些方法可改变患者临床结局。尽管既往研究(c-TRAKTN)证实了利用ctDNA筛查无症状或存在微小残留病灶患者的潜力,但针对如何改变患者临床结局这一问题还需要继续研究,以指导ctDNA检测后的患者管理。且因ctDNA检测时间窗存在变异性,目前尚无共识或指南给出ctDNA阳性患者的最佳临床干预时间。

     为解答上述疑问,目前已有一系列临床研究(LEADER试验及其扩展研究等)正在进行中,不过仍可从中预见ctDNA在肿瘤预测方面的良好前景——包括筛选已治愈及极有可能治愈的患者,以及筛选高风险需进一步治疗和/或密切监测的患者。此外,ctDNA检测可作为早期MRD检测和风险分层,以及晚期恶性肿瘤治疗后监测的潜在手段。在未来,ctDNA突变分析还可能与其他生物标志物检测相结合,在BC患者风险分层中起到互补作用。随着患者风险分层的逐步细化,BC的治疗方案将更加趋向个体化。

参考文献

  1. Gao L, Medford A, Spring L, et al. Searching for the "Holy Grail" of breast cancer recurrence risk: a narrative review of the hunt for a better biomarker and the promise of circulating tumor DNA (ctDNA) [J].Breast Cancer Res Treat. 2024 Feb 15.doi: 10.1007/s10549-024-07253-6.
  2. 中国临床肿瘤学会指南工作委员会. 中国临床肿瘤学会(CSCO)乳腺癌诊疗指南2023[M]. 北京:人民卫生出版社, 2023 :46-47.
  3. 中国抗癌协会乳腺癌专业委员会. 中国肿瘤整合诊治指南(CACA) 乳腺癌-V1.0[EB/OL]. 2022-09-06[2024-04-08].点击查看
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