2024年8月21日，Journal of Experimental & Clinical Cancer Research（IF:11.4）杂志在线发表了一项基础实验研究，旨在阐明在人表皮生长因子受体2（HER2）阳性乳腺癌患者和临床前模型中，恩美曲妥珠单抗（T-DM1）和德曲妥珠单抗（T-DXd）的耐药机制；并识别HER2靶向抗体-药物偶联物（ADC）耐药HER2阳性乳腺癌中，在体外和体内通过靶向抑制增强T-DXd抗肿瘤活性的潜在靶点。研究发现DNA修复途径在HER2靶向ADC耐药中起着重要作用，数据支持继续探索T-DXd与DNA修复靶向药物联合治疗HER2靶向ADC耐药HER2阳性乳腺癌临床试验的必要性。
HER2阳性乳腺癌治疗耐药性机制及新型联合治疗策略研究进展
乳腺癌是一种异质性疾病，根据治疗指南可分为三个亚型：激素受体（HR）阳性、HER2阳性和三阴性。HER2是一种在15%-30%的乳腺癌病例中被扩增或过表达的癌基因，它通过与其他ErbB受体（包括EGFR、HER3和HER4）的同源或异源二聚体激活致癌信号通路，与疾病复发率、脑转移和死亡率较高有关。HER2也是乳腺癌患者治疗的一个明确生物标志物，其中人源化单克隆抗体曲妥珠单抗是针对HER2蛋白的首个靶向治疗，显著提高了乳腺癌患者的生存率。
针对HER2的靶向治疗包括曲妥珠单抗及其后续的治疗药物如T-DM1和T-DXd，已改善了HER2阳性乳腺癌患者的预后，带来了临床获益。尽管如此，对这些HER2靶向治疗耐药患者的治疗仍是一个重大临床挑战。了解HER2靶向ADC治疗的原发或获得性耐药机制，识别潜在的新治疗靶点以克服这种耐药性，对于改善转移性HER2阳性乳腺癌患者的预后至关重要。
在该研究中，研究者研究了HER2阳性乳腺癌患者和临床前模型中对T-DM1和T-DXd的耐药机制，并识别了在体外和体内HER2靶向ADC耐药的HER2阳性乳腺癌中，可增强T-DXd抗肿瘤活性的潜在靶点。此外，还研究了T-DXd与共济失调毛细血管扩张症和Rad3相关（ATR）抑制剂elimusertib的联合治疗，在体外和体内对乳腺癌细胞死亡率的影响，或为临床试验提供了相关理论基础。
探索HER2阳性乳腺癌对T-DM1和T-DXd耐药机制：从基因组到临床前模型的综合性研究
该研究针对乳腺癌患者的组织样本进行了靶向基因组DNA和全转录组测序，以研究在抗HER2治疗后出现的基因异常。并且构建了T-DM1和T-DXd耐药的HER2+乳腺癌细胞系作为研究模型。为了阐明其耐药机制并识别能够增强T-DXd疗效的潜在协同激酶靶点，该研究使用了荧光原位杂交、数字PCR、蛋白印迹分析、全基因组测序（WGS）、cDNA微阵列和合成致死激酶RNA干扰筛选。此外，通过细胞活性实验、细胞克隆形成实验和异种移植实验评估了T-DXd组合疗法的协同抗肿瘤效果。
主要研究结果分析
在HER2阳性乳腺癌患者中，接受HER2靶向药物治疗后激活了DNA修复途径
该研究分析了接受HER2靶向治疗的转移性乳腺癌患者治疗前后样本。发现一部分患者在治疗后HER2表达降低，与ERBB2基因扩增的减少相关。此外，HER2表达的变化与样本之间异质性有关。通过STRING数据库进一步分析基因变化发现，与DNA修复相关的基因（包括TOP2A、RAD21、RAD52和MCL1）发生扩增，这可能与HER2靶向治疗的耐药性有关，这些发现有助于理解和克服针对HER2靶向治疗的耐药机制。
图1 A.WGS分析。B.STRING软件分析。C.T-DXd治疗前后的靶向基因测序分析。D.RNA-seq分析
在HER2靶向ADC耐药的HER2阳性乳腺癌细胞系中，ERBB2基因扩增的减少是通过DNA损伤和表观遗传机制来实现的
在HER2阳性乳腺癌细胞系中，接受TDM-1和T-DXd治疗后，出现了HER2基因拷贝数和蛋白水平降低，与HER2基因位置邻近的几个基因的拷贝数也显著减少，通过WGS和荧光原位杂交分析验证了这些变化。此外，还发现HER2 mRNA的可变剪接增加，进一步导致HER2表达减少。这些发现揭示了HER2靶向ADC治疗耐药性的潜在机制，并强调了治疗导致的基因表达变化的复杂性。
图2 A.荧光原位杂交分析ERBB2 基因扩增。B.WGS分析ERBB2基因拷贝数。C.ERBB2 基因的转录组分析。D.TAC软件比较差异基因
基因表达分析和RNA筛选分析发现DNA修复途径是增强T-DXd疗效的潜在靶点
在HER2阳性乳腺癌细胞系中，研究发现HER2靶向治疗后ERBB2基因发生突变，导致DNA损伤应答途径激活。通过微阵列和基因集富集分析，揭示了DNA修复途径在治疗耐药细胞系中的激活，特别是ATR相关通路。进一步通过合成致死筛选确定了潜在的激酶靶点，发现ATR抑制可以显著增强T-DXd的抗肿瘤效果，表明针对DNA修复途径的靶向可能是克服T-DXd耐药的有效策略。
图3 A.功能性基因集富集分析。B.RNAi筛选示意图。C-D. STRING相互作用分析，SUM190-TDM1R (C)，SUM190-TDXdR (D)。E. Bliss独立剂量反应测定。F. 克隆形成实验。G. 蛋白质印迹
ATR抑制剂elimusertib增强了T-DXd在HER2靶向ADC耐药的HER2阳性乳腺癌细胞系中的抗肿瘤疗效
研究表明，PI3K、细胞周期和DNA修复途径是T-DXd治疗耐药HER2阳性乳腺癌的潜在靶点。特别是，ATR抑制剂elimusertib与T-DXd联用显著增强了抗增殖效果。体内外实验也证明了ATR抑制能通过DNA损伤途径增强T-DXd的抗肿瘤效果。
图4 A-D.使用SUM190-TDM1R(A)、HCC1954-TDM1R(B)、SUM190-TDXdR(C)和HCC1954-TDXdR(D)的异种移植实验，左图为肿瘤生长和肿瘤重量（终点）测量值；右图为异种移植肿瘤组织中HER2、pH2AX、pATR和Ki-67表达水平的IHC图像
HER2靶向ADC耐药的HER2阳性乳腺癌治疗新策略的发现
该研究结果表明，DNA修复途径与HER2靶向ADC治疗耐药性的潜在机制相关，这项临床前研究为进行HER2阳性乳腺癌患者的临床试验提供了依据，支持将T-DXd与针对DNA修复的药物联合治疗用于临床试验中的HER2靶向ADC耐药的HER2阳性乳腺癌患者，这些发现可能有助于改善转移性HER2阳性乳腺癌患者的治疗结果。
Lee J, Kida K, Koh J, et al. The DNA repair pathway as a therapeutic target to synergize with trastuzumab deruxtecan in HER2-targeted antibody-drug conjugate-resistant HER2-overexpressing breast cancer. J Exp Clin Cancer Res. 2024;43(1):236. Published 2024 Aug 21. doi:10.1186/s13046-024-03143-3
排版编辑：肿瘤资讯-Jenny
