自1998年以来，曲妥珠单抗一直是HER2阳性乳腺癌患者的标准治疗，曲妥珠单抗的伴随诊断试验在过去25年中没有太大变化。大约15%-20%被诊断患有乳腺癌的女性有HER2阳性疾病，定义为通过IHC（2+）或FISH测量的HER3过表达的证据;HER2阳性与侵袭性生物学行为和更差的临床结局有关。曲妥珠单抗是一种人源化的IgG1κ mAb，可与 HER2 受体的细胞外结构域结合。它通过多种机制干扰HER2信号传导，包括抑制受体二聚化，防止细胞外结构域脱落，受体的内吞破坏和抗体依赖性细胞介导的细胞毒性。
01研究背景
2021年11月耶鲁大学医学院David L. Rimm团队在CLINICAL CANCER RESEARCH（IF:12.531）杂志上发表题为“Alpha-smooth Muscle Actin Expression in the Stroma Predicts Resistance to Trastuzumab in Patients with Early-stage HER2-positive Breast Cancer”的研究性论文（图1）。利用数字化空间组学（DSP）技术对151名乳腺癌患者组织微阵列中三个不同分子定义区室中的10个蛋白质靶标进行了测定，最终发现肿瘤浸润白细胞（CD45）与基质区室中α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）的高表达与较短的无病生存期（DFS）相关。
图1
02研究亮点
研究者使用DSP技术来识别除HER2之外的其他具有空间位置信息的生物标志物，这些生物标志物可以帮助预测HER2阳性乳腺癌对曲妥珠单抗的反应。
GeoMx DSP仪器中的组织区域分割，在每个ROI中，蛋白质在三个不同的富集区室或感兴趣区域[AOI;肿瘤细胞（PanCK+,绿色），白细胞（CD45 + / CD68−，红色）和巨噬细胞（CD68 +，黄色）中定量。为了评估基质蛋白表达，分析了白细胞和巨噬细胞内各自的bi表达量（AOI）。
03研究思路
04研究结果
1. mRNA测序数据分析
为了更准确的标定患者蛋白靶标种类，研究者从NeoALTTO临床试验中获得254名患者的验证 mRNA 测序数据集，该试验招募了455名早期HER2阳性乳腺癌患者。在去除阳性、阴性对照和细胞角蛋白后，研究者在四个区室中评估了51个单独的蛋白质靶标，每位患者有204个候选生物标志物，通过无监督分层聚类分析揭示了四个主要的标记聚类;α-SMA、CD44和CD45在非肿瘤区室中富集，代表了该数据集中过度表达最多的靶标。
2. DSP空间蛋白组与QIF分析
为了验证基质中α-SMA与DFS的关联，研究者在同一队列中使用正交基于荧光的方法评估了其表达（图2A-C）。研究者在队列中检测到该标记物的一系列表达，大多数病例显示α-SMA的基质定位（图2D）。研究者观察到基质区间内数字计数和α-SMA的QIF评分之间有很强的一致性（R=0.68，P=3.3e-14），两种测定之间的高度一致性（图2E）。然后，使用中位截止点，研究者确认，与α-SMA基质表达低的患者相比， 通过单变量分析（图2F），高基质α-SMA表达的患者在DFS方面的表现明显较差[HR，3.12;95%置信区间（CIs），1.12-8.68;P= 0.029]。在包括两个临床预后因素（ER和PR状态）的多变量分析中，基质中α-SMA的高表达是唯一与较短DFS显著相关的因素。
图2 基于QIF的AQUA方法对基质中α-SMA的正交验证
3. RNA-seq数据分析
为了验证α-SMA过表达在接受曲妥珠单抗治疗的HER2阳性乳腺癌患者中的预测相关性，研究者分析了来自NeoALTTO临床试验的RNA-seq数据。再次使用中位临界点，研究者发现ACTA2 mRNA水平升高与较短的DFS相关（HR，3.21;95%CI，1.14-9.05;P= 0.027），在控制ER和PR状态后，通过多变量分析接受新辅助曲妥珠单抗的患者（图3A）。值得注意的是，拉帕替尼患者的情况并非如此（HR，0.77;95% CI，0.33-1.79;P=0.543，图3B）或组合臂（HR，0.65;95% CI，0.21–2.04;P=0.469;图3C）。在进行相互作用测试后，研究者发现ACTA2表达增加可预测曲妥珠单抗治疗的早期HER2阳性乳腺癌患者的疾病复发（P= 0.049）。
图3 NeoALTTO队列中 ACTA2表达高和低的患者之间的DFS的Kaplan-Meier曲线
05研究结论
本研究鉴定、表征并验证了α-SMA作为一种新的生物标志物，可预测曲妥珠单抗治疗后早期HER2阳性乳腺癌患者的复发，并为产生基于TME的新型伴随诊断测试奠定了基础。此外，在空间背景下确定了其他几种有前途的候选生物标志物。研究者使用DSP平台发现了新的间质癌生物标志物。未来的研究将集中在TME上，旨在揭示CAF背后的生物学，并将这种基于TME的伴随诊断测试带到临床。最终将α-SMA确定为一种新型的，易于实施的曲妥珠单抗耐药生物标志物，在曲妥珠单抗与其他疗法联合使用的情况下会很有价值。
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