Trastuzumab是HER2陽性(HER2⁺)乳腺癌的標準治療藥物，但是一些病人不接受該藥物治療。MicroRNAs (miRNAs)已被用于預測對各種癌癥的治療效果當中，但是miRNAs是否可以作為HER2⁺轉移性乳腺癌(MBC)患者的生物標志物目前還不清楚。廣州中山大學宋爾衛教授領導的團隊在Nature Communications(IF= 12.353)上發表了題為“A serum microRNA signature predicts trastuzumab benefit in HER2-positive metastatic breast cancer patients”的新成果。該研究利用miRNA芯片，在對Trastuzumad反應明顯的HER2⁺ MBC患者血清中鑒定了13個差異表達的miRNAs，并選取其中4個miRNAs構建了一個用LASSO模型預測生存的標記。此外，他們的數據顯示，miR-940主要來自腫瘤細胞，而miR-451a、miR-16-5p和miR-17-3p主要來自免疫細胞。這4種miRNAs都直接作用于在Trastuzumab抗性中發揮關鍵作用的信號分子。綜上所述，他們開發了一種基于血清的miRNA標志物，它可以預測Trastuzumab對HER2⁺ MBC患者的治療效果，并保證未來臨床試驗的有效性。

技術路線:

研究結果:

1. 基于基因芯片分析獲得13個miRNA，并進一步選取獲得4個miRNA。

圖1 構建基于4個miRNA的標志物

(a) HER2+ MBC中13個血清miRNA表達水平的層次聚類。以Trastuzumab敏感患者61例(綠色)和Trastuzumab抗性患者42例(棕色)為分析對象，(b) 分級聚類顯示了13個候選miRNAs的共線性關系。(c) HER2+ mbc血清中相關miRNAs的LASSO系數，篩選獲得4個miRNAs。(d) 55例健康志愿者獻血者、134例Trastuzumab抗性患者、252例Trastuzumab敏感患者血清中4個miRNAs的表達水平。

2. 根據4個miRNA計算求得risk score，發現在不同組別低risk score有更好的PFS、OV。

圖2 Trastuzumab治療的Risk score和反應狀態在3組人群（包括對照組、化療和Trastuzumab結合治療組，化療組）中的分布情況

(a) Risk score和個體患者的反應狀態。(b) 3組中的高、低分人群的ORR比較。(c) 3組中高、低分人群的OS比較。(d) 3組中高、低分人群的PFS比較。

3. 4種miRNA是獨立的預后標記物。

表2 結合2組患者的臨床病理特征（OS和PFS），對4-miRNA標記物進行單變量和多變量Cox回歸分析

4. 利用其他臨床病理所獲得的risk score獨立于PFS.

圖3 基于臨床病理特征對PFS的預測的Foeest plot（Cox模型）

5. 結合4-miRNA求得risk score和遷移指標，對病人Trastuzumab敏感性有更好的評估結果。

圖4 ROC曲線和AUC值分析

(a-c) 基于時間依賴性的ROC曲線，評估4-miRNA標記物預測準確性。(d-f) 利用4-miRNA標記物、轉移位點等不同條件，比較對Trastuzumab治療反應預測準確性。

6. 低risk sore和 Trastuzumab治療組有最好的OS、PFS，顯示4-miRNA可作為Trastuzumab治療的預測marker。

圖5 利用Kaplan-Meier生存分析方法，區分HER2+ MBC患者為接受化療組和驗證組（根據4-miRNA標記物所求得risk score和曲妥單抗治療與否），進行OS和PFS分析。

7. miR-940主要在癌細胞高表達，而miR-451a、miR-16-5p、miR-17-3p免疫細胞里表達較高。

圖6 標記的來源

(a) 分離培養上清液中EV和EV-free上清液的策略。(b) EVs中CD63和Alix的Western blot分析。(c) 電鏡觀察純化的EV。(d) 5例病人不同細胞中的EV和EV-free上清液中的miRNA的相對表達水平。

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

圖7 Trastuzumab耐藥的生物標志物的作用機制

(a-d) 用nc、ASO或4種miRNA mimic轉導SKBR3和BT474，然后將曲妥珠單抗（10μg/ ml）加入培養基中，培養3天，用MTS法比較細胞增殖/凋亡。(e) TargetScan 和Target的4種miRNA的target基因。(f-i) 分析4種預測的target基因野生型和突變體（3'UTR突變）與miRNA mimic的結合情況。

參考文獻：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