乳腺癌是女性常见的恶性肿瘤之一，转移是引发乳腺癌患者死亡的主要原因。相比早期乳腺癌而言，乳腺癌转移后突变负荷和克隆多样性都会增加。组织活检并进行基因组测序是目前临床上常用的检测方式，在确定转移性乳腺癌的基因组图谱方面也取得了显著进展。但组织活检提供的是局限于原发肿瘤的基因组信息，晚期疾病活检受取样偏差的限制，无法重复检测也无法反应瘤内异质性。循环肿瘤DNA（ctDNA）由肿瘤细胞死亡后释放到体循环中，理论上是来自不同转移部位的肿瘤DNA混合物，可以更充分地描述肿瘤的异质性。因此ctDNA可以作为复发转移乳腺癌患者监测转移和预后的常规检测指标，并有助于明确耐药性产生的机制，发现乳腺癌转移治疗的新靶点。近日，伦敦癌症研究所的研究人员联合皇家马斯登医院、曼彻斯特大学、剑桥癌症研究中心等多个机构，通过对来自plasmaMATCH临床试验的患者进行ctDNA测序绘制了转移性乳腺癌的基因组图谱。研究团队利用ctDNA分析证明了晚期乳腺癌的亚克隆多样性，确定了晚期雌激素受体阳性乳腺癌的独特突变过程。该研究利用丰富临床数据集，探索了晚期乳腺癌基因组学与临床和病理的关联，并明确了产生转移性乳腺癌基因组多样性的过程。该研究成果已发表于Nature Communications期刊上，文章题为“Genomic profile of advanced breast cancer in circulating tumour DNA”。文章发表于Nature CommunicationsplasmaMATCH是一项开放性的多中心、多队列的前瞻性临床研究，该研究对约1,000例晚期乳腺癌患者进行了血浆ctDNA检测，旨在评估ctDNA检测筛选患者进行靶向治疗的临床效果。研究人员对plasmaMATCH试验中的800例患者进行ctDNA靶向测序，确定了晚期乳腺癌的突变谱。研究结果显示，频繁突变的基因是TP53、PIK3CA、ESR1、GATA3、ARID1A和PTEN，其中TP53、PIK3CA、ESR1和GATA3在不同的亚型中突变的频率不一致。此外，该研究还发现了新的亚型关联，与HR+HER2-和TNBC相比，HER2突变在HER2+乳腺癌中富集。ctDNA中的拷贝数（CN）改变也与乳腺癌亚型相关，MYC、PIK3CA、EGFR、CCNE1、CDK6、BRAF和MET中的CN改变在TNBC更常见，FGFR1和CCND1中的CN突变在HR+HER2-乳腺癌中更常见。图1. ctDNA靶向序列测定的晚期乳腺癌突变谱，来源：Nature Communications少数癌细胞本身对抗癌药物存在抗性，随着治疗的进展，耐受药物的癌细胞就会不断地生长，最终导致癌症复发。这是一个连续的动态变化，仅仅靠肿瘤组织活检很难完成相关检测。ctDNA分析具有识别多种并发耐药机制的潜力，可帮助更加有针对性的进行治疗。在HR+ HER-乳腺癌中，ctDNA分析显示不同患者的内分泌耐药途径不同，表明不同的转移可能产生不同的耐药机制。此前组织测序研究表明，在单个转移部位，ESR1突变和MAPK通路改变是相互排斥的。但在ctDNA测序结果显示，ESR1突变与MAPK通路的改变共富集。与单个ESR1突变相比，多克隆ESR1突变患者中的MAPK通路改变显著增加。此外，该研究发现多克隆抗性与存活率低相关，ESR1和MAPK通路均有改变的HR+HER2-乳腺癌患者的总生存期为7.9个月，对于ESR1和MAPK通路均有突变的野生型患者总生存期为18.5个月。
图2. MAPK通路与ESR1突变共富集的多克隆抗性研究，来源：Nature Communications
利用丰富的临床试验数据，研究人员深入探索了ctDNA的突变数量、最大变异等位基因频率与临床病理数据的联系。结果表明，治疗途径与SNV/indel和mVAF的数量增加相关，其中未发生ctDNA突变的患者更可能接受较少的治疗。此外，TP53、GATA3、ESR1和PIK3CA的突变都反应了肿瘤向特定器官的转移。例如骨转移与ESR1和GATA3突变呈正相关，与TP53突变呈负相关。肝转移与ESR1突变呈正相关，但与TP53突变呈负相关。图3. SNVs/indel（左）mVAF（右）与临床和病理特征的关联，来源：Nature Communications研究人员还发现了许多治疗晚期乳腺癌的新方法。HER2突变在患有HER2+癌症且经过多轮HER2靶向治疗的患者中比例更高，表明获得性HER2突变是先前HER2靶向治疗产生耐药性的机制，为HER2+耐药性疾病确定了一种潜在的新治疗策略。研究表明，在 ctDNA中识别HER2扩增特异性较高。虽然敏感度仍然有限，但通过识别少数复发时获得的HER2扩增，复发性疾病活检仍可受益于HER2检测。同时，对于不适于复发疾病活检的患者，ctDNA检测可能提供了一个筛选HER2扩增的机会。
图4. HER2+癌症患者中HER2突变的发生率（按治疗方案分类），来源：Nature Communications
