HER2阳性乳腺癌复旦分型揭晓，精准治疗再迎新突破

HER2阳性乳腺癌是一种侵袭性亚型，占所有乳腺癌的15-20%。最近的研究表明HER2阳性乳腺癌是一组异质性疾病，对标准治疗方案有不同的敏感性。揭示HER2阳性乳腺癌的分子异质性可能有助于实现更精确的治疗策略。2024年8月26日，Cancer Res权威期刊在线发表了复旦大学附属肿瘤医院团队针对HER2阳性乳腺癌的复旦分型及其个体化精准治疗策略的研究成果^[1]，揭示了HER2阳性乳腺癌的4种亚型，包括经典HER2亚型（HER2-CLA）、免疫调节亚型（HER2-IM）、管腔样亚型（HER2-LUM）、基底/间质样亚型（HER2-BM），为更加个体化的乳腺癌精准治疗铺平了道路。现将该研究主要内容梳理如下，以飨读者。

本研究纳入了191例在复旦大学附属肿瘤医院接受手术治疗的HER2阳性乳腺癌患者，HER2阳性定义为通过免疫组化（IHC）或荧光原位杂交（FISH）检测的HER2蛋白过表达。对这些患者的样本进行了包括RNA测序、全外显子测序（WES）、拷贝数变异（CNA）分析和代谢组分析在内的多组学分析。通过非负矩阵分解（NMF）聚类算法对mRNA数据进行分析，确定了HER2阳性乳腺癌的最佳亚型数量，并将肿瘤分为不同的亚型。共识聚类方法验证了NMF聚类结果，确定了最佳的聚类数量。利用单样本基因集富集分析（ssGSEA）和KEGG富集分析，计算了每个亚型的特定通路得分，并评估了不同亚型的生物学特征，识别了各亚型中显著富集的生物学通路。跨队列验证通过随机森林模型和IHC标记物，将复旦分型应用于其他HER2阳性乳腺癌队列，包括I-SPY2、TCGA、METABRIC和GSE243375数据库中的患者，以验证亚型的普适性。此外，使用患者衍生的类器官（PDO）和患者衍生的肿瘤片段（PDTF）模型验证了不同亚型对治疗策略的反应。

1. 180例HER2阳性乳腺癌患者的多组学分析：

共有191个HER2阳性乳腺癌样本被用于多组学分析。经严格的质量控制后，本研究最终纳入180例来自复旦大学附属肿瘤医院的HER2阳性乳腺癌患者（图1）。HER2阳性定义为IHC 3+或FISH阳性。在这些患者中，180例具备RNA测序数据，161例具备拷贝数变异（CNA）数据，151例拥有原发肿瘤组织与配对血液样本的全外显子测序（WES）数据，而124例则提供了原发肿瘤组织的代谢组数据。患者的中位随访时长达到84.3个月。此外，本研究还详细记录了155例患者的抗HER2靶向治疗情况，其中77.4%（即120例）接受了辅助靶向治疗。本研究还提供了HER2阳性乳腺癌的多组学数据集以供进一步分析。

2.基于转录组数据的HER2阳性乳腺癌亚型：

利用NMF聚类算法和共识聚类方法，研究者针对180例HER2阳性乳腺癌患者的mRNA数据进行了分析，基于2,976个差异表达基因将肿瘤分为四个分子亚型：

• 经典HER2亚型（HER2-CLA）：占28.3%，特征是高ERBB2激活，对抗HER2治疗反应良好。

• 免疫调节亚型（HER2-IM）：占20%，以免疫激活微环境为特征，可能适合免疫治疗。

• 管腔样亚型（HER2-LUM）：占30.6%，与HR+/HER2-乳腺癌相似，可能对内分泌治疗和CDK4/6抑制剂敏感。

• 基底/间充质样亚型（HER2-BM）：占21.1%，特征是RTK信号通路激活，可能从酪氨酸激酶抑制剂（TKI）治疗中获益。

这些发现为HER2阳性乳腺癌的个性化治疗提供了新的分子亚型分类。

3. HER2阳性乳腺癌亚型的分子特征：

研究者通过组学分析比较了不同亚型的分子特征（图2）。HER2-CLA亚型的非同义突变的肿瘤突变负荷（TMB）显著高于其他亚型。在不同的NMF亚型中也观察到突变特征的异质性分布，其中HER2-CLA和HER2-IM乳腺癌中APOBEC相关突变特征比例较高。在该队列中，TP53（60%）、PIK3CA（36%）、NF1（7%）、GATA3（5%）和ARID1A（4%）是突变频率最高的癌症相关基因。PIK3CA突变在HER2-LUM亚型中最常见（49%；p=0.031），而ARID1A突变仅在HER2-CLA中发现（13%；p=0.005）。体细胞拷贝数变异分析显示了不同亚型间的基因组变化差异。HER2乳腺癌中89%的病例有17q12增益或扩增。HER2-LUM亚型中20q13.2和11q13.3的扩增频率较高。在代谢组学方面，HER2-CLA肿瘤的碳水化合物代谢物更丰富，而HER2-LUM亚型的脂质代谢相对激活。

4.在其他队列中验证HER2阳性乳腺癌亚型：

研究人员开发了两种策略，旨在将HER2阳性乳腺癌的亚型分类方法推广至其他研究队列，这两种策略分别基于RNA表达数据和IHC数据（图3）。首先，他们构建了一个随机森林模型，该模型利用来自FUSCC队列的RNA差异分析结果来预测其他队列中的NMF亚型。研究者从四个不同的数据库（包括I-SPY2、TCGA、METABRIC、GSE243375）中搜集样本，并使用ssGSEA（单样本基因集富集分析）来验证每个亚型的关键分子特征。随后，他们尝试建立了一个基于IHC的亚型分类方法，通过筛选和文献综述确定了每个亚型的潜在生物标志物。为了验证这一方法，研究者收集了100个石蜡包埋的组织切片，并进行了IHC染色。通过ROC曲线分析，他们评估了该方法的识别效率。基于ESR1、FOXC1和CD8A的蛋白表达水平，研究者成功识别了HER2-LUM、HER2-BM和HER2-IM亚型。此外，他们还确定了IHC染色的阈值，并据此将HER2阳性乳腺癌细分为四个亚型。该模型的整体Cohen's κ系数为0.616，表明mRNA和IHC分类方法之间的一致性达到了72%。随后，IHC方法被应用于扩展样本的选择范围。

5. ERBB2驱动的HER2-CLA亚型代表了强化抗HER2靶向治疗的优选人群：

研究者比较了HER2阳性乳腺癌四个亚型的ERBB2激活情况，发现HER2-CLA亚型在ERBB2信号通路方面显著富集。该亚型的ERBB2及其下游关键基因拷贝数和mRNA表达水平较高，特别是RAS-MAPK和Akt-MTOR通路中的关键基因。与其他HER2富集亚型相比，HER2-CLA亚型的这些基因表达水平更高，表明其主要受ERBB2影响。研究还发现HER2-CLA亚型患者对抗HER2靶向治疗反应良好，治疗后无复发生存（RFS）和总生存（OS）显著改善。

6.免疫微环境激活的HER2-IM亚型代表了潜在的降阶梯治疗人群：

HER2-IM患者的生物学特征通过GSEA（基因集富集分析）分析揭示了免疫激活和反应途径的显著富集。与其他亚型相比，HER2-IM病例中免疫刺激因子表达显著上调。研究者使用ssGSEA评估了24种微环境细胞亚群的丰度，发现HER2-IM亚型具有更高丰度的适应性和活性先天免疫细胞，这提示了强烈的抗肿瘤免疫反应。病理评估显示HER2-IM亚型中sTILs丰度显著增加，CD8 IHC染色评分支持了这些发现，表明免疫微环境处于激活状态。在此基础上，研究者对HER2-IM的治疗反应进行了更为深入的探讨。

7. HER2-LUM亚型在分子特征上类似于HR+/HER2-肿瘤，并对内分泌治疗和CDK4/6抑制剂敏感：

作为最常见的亚型（30.6%），HER2-LUM主要由HR+/HER2+肿瘤组成。然而，与非HER2-LUM HR+/HER2+肿瘤相比，HER2-LUM亚型的ER和PR的IHC染色评分和RNA表达水平显著更高。这些结果表明HER2-LUM可能代表由激素受体途径驱动的HR+/HER2+肿瘤亚群。进一步的主成分分析（PCA）显示HER2-LUM的分子特征与HR+/HER2-肿瘤更为接近。为了确定HER2-LUM亚型是否可能从HR+/HER2-肿瘤的治疗策略中获益，研究者计算并比较了SET指数，这是一个经过验证的用于预测内分泌治疗敏感性的转录组算法。研究揭示了HER2-LUM亚型对内分泌治疗具有更高的敏感性，这表明此类患者更有可能从内分泌治疗中受益。此外，在不同GISTIC评分背景下，HER2-LUM亚型显示出相比其他亚型更高的CCND1 RNA表达水平，这提示了其可能针对CDK4/6抑制剂治疗敏感。

8. HER2-BM亚型代表了HER2阳性乳腺癌中具有激活的RTK信号的独特亚群：

HER2-BM亚型在乳腺癌中表现出独特的分子特征，与HER2-CLA和HER2-IM亚型相比，其针对标准抗HER2治疗效果不佳。通过RNA-seq数据分析，研究者发现HER2-BM患者中RTK途径显著富集，特别是EGFR基因表达上调。PDO模型实验验证了HER2-BM对EGFR靶向抑制剂的敏感性增加。因此，针对HER2-BM亚型，使用包括EGFR靶向在内的TKI可能是一个有效的治疗策略。

本研究通过对180例HER2阳性乳腺癌患者进行多组学分析，揭示了HER2阳性乳腺癌的分子异质性，并定义了四种具有不同分子特征和治疗反应的亚型。这些亚型的发现为HER2阳性乳腺癌的个体化治疗提供了新的视角，强调了根据分子特征制定治疗方案的重要性，以期提高治疗效果和患者生存质量。此外，通过在多个独立队列中验证这些亚型，该研究进一步证实了这些亚型的普适性和可靠性，并为未来的临床应用奠定了基础。