骨微環境誘導Her2表達在HR+/Her2-乳腺癌繼發轉移中的作用

前言

骨轉移可通過向繼發部位的播散推動乳腺癌的疾病進展，給臨床管理提出了嚴峻挑戰。截至目前，對于繼發轉移相關機制的了解仍極為有限。2025年發表于Cancer Discovery雜志的一項研究[1]，深入探討了骨微環境在HR+/Her2-轉移性乳腺癌繼發轉移中的作用，并評估了Her2表達的循環腫瘤細胞（Her2E CTCs）作為非侵入性生物標志物的潛力。研究通過分析137例HR+/Her2-轉移性乳腺癌患者外周血中的CTCs，結合臨床前骨轉移模型，揭示了骨微環境誘導Her2表達在繼發轉移中的關鍵作用。其核心結果表明，骨轉移患者的Her2E CTCs頻率顯著增加。此外，研究發現骨靶向的Her2抗體（Tras-ALN）能夠有效減少CTCs，并阻斷骨轉移向其他器官的繼發轉移。這些發現提示Her2E CTCs可作為HR+/Her2-轉移性乳腺癌患者骨轉移形成的重要非侵入性生物標志物，并為精準治療提供了新的靶點。本文特將相關內容整理如下。

研究背景

在HR+乳腺癌中，骨轉移是主要的復發轉移部位。近年來越來越多的研究表明，癌細胞可從骨擴散至其他部位，形成繼發轉移，但目前機制仍不明確，這給臨床帶來了挑戰。值得注意的是，作為異質性較高的腫瘤，乳腺癌的Her2的表達情況會隨著疾病進展以及治療時間的延長而發生改變，部分HR+/Her2-轉移性乳腺癌患者在疾病進展過程中可能發展出Her2表達腫瘤。盡管傳統上抗Her2治療對Her2E乳腺癌益處不大，但近期如DESTINY-Breast04已顯示出新型抗Her2治療藥物在Her2低表達腫瘤中的優勢。同時也有研究表明，雖然原發腫瘤中的Her2表達不能預測骨轉移的發生，但CTCs中Her2的高表達與HR+轉移性乳腺癌患者的較差生存結局相關。然而，骨轉移在CTCs蓄積和多器官轉移中的作用尚不清楚。本研究旨在闡明骨微環境如何促進Her2E CTCs的釋放，從而導致HR+乳腺癌繼發轉移。

研究方法

本研究通過回顧性分析137例HR+/Her2-轉移性乳腺癌患者的CTCs數據，并結合臨床前骨轉移模型進行機制驗證和治療干預評估。

患者隊列與CTC分析：研究納入了137例HR+/Her2-轉移性乳腺癌患者，在開始下一次治療線前進行CTCs收集。患者被診斷為轉移性乳腺癌的中位年齡為56歲，其中21%（n=29）為新發轉移性乳腺癌。77%（n=105）的患者合并骨轉移，而23%（n=32）的患者僅有內臟轉移。通過CellSearch系統對CTCs進行收集，并采用免疫熒光法對Her2蛋白表達水平進行分類（Her2平均強度0為陰性，>0為陽性，其中>0且<100為1+至2+，>100為3+）。

臨床前模型與治療干預：研究使用了MCF7和ZR75-1等非轉移性HR+/Her2-乳腺癌細胞模型。通過髂內動脈（IIA）注射將腫瘤細胞遞送至小鼠后肢以形成骨轉移模型。為促進腫瘤建立，小鼠飲用水中持續供應雌激素2周。治療組包括阿侖膦酸鹽（ALN）、曲妥珠單抗（Tras）、骨靶向曲妥珠單抗-阿侖膦酸鹽（Tras-ALN）以及生理鹽水（PBS）對照組。在氟維司群皮下注射2周后，進行小鼠隨機分組和藥物治療。

主要目的：本研究通過分析ERBB2基因突變與骨轉移的關聯、骨微環境對Her2表達的調控機制、內分泌耐藥骨轉移對抗Her2治療的敏感性、以及Her2介導的代謝變化和miRNA在Her2調控中的作用，系統評估了Her2E CTCs在骨轉移患者中的預測價值以及Her2E CTCs在多器官轉移中的作用，并探討骨靶向治療對繼發轉移的影響，初步證實了Her2E CTCs在HR+乳腺癌骨轉移中的臨床價值。

核心結果

• ERBB2基因突變與骨轉移預測無關

對MetTropism數據集的分析顯示，ERBB2基因的特定突變與骨轉移的趨向性無關。ERBB2突變在僅有內臟轉移或骨轉移的轉移性乳腺癌患者中的分布和頻率相似，且最常見的驅動突變（L755S、Y772_A775dup、R687Q和S310F/Y）在兩組中均存在。這表明，ERBB2突變不足以預測骨轉移進展，需進一步探索循環腫瘤DNA（ctDNA）之外的檢測策略。

• 骨轉移患者Her2E CTCs頻率增加

為了評估與骨轉移相關的非基因組變化，研究者對HR+/Her2-轉移性乳腺癌患者外周血中CTCs的Her2蛋白表達水平進行了回顧性分析。結果顯示，盡管這些患者的Her2狀態為陰性，骨轉移患者Her2表達中至強陽性（即IHC 2+和3+）的CTCs比例為18%，而僅有內臟轉移的患者為5%（P=0.004），提示骨轉移患者的Her2E CTCs的數量可能更多。進一步的個體患者分析也顯示骨轉移患者Her2E CTCs比例更高（P=0.022）。CTC轉錄組分析支持了ERBB2在骨轉移患者中的上調。

• 骨微環境促進Her2E CTCs的產生

為了證實骨微環境介導了CTCs中Her2表達的升高，研究使用了髂內動脈注射小鼠模型誘導骨轉移。在建立了骨轉移的小鼠外周血中，檢測到大量CTCs，且免疫熒光成像顯示這些骨轉移來源的CTCs主要表達Her2，即使MCF7和ZR75-1模型本身被分類為Her2-。相比之下，將腫瘤細胞短期暴露于體內環境或肺轉移模型中，Her2E CTCs的比例顯著較低（15%）或未檢測到。

• 阻斷骨介導的Her2表達可減少繼發轉移

在Her2+骨轉移模型中，Tras-ALN腫瘤抑制效果優于Tras。據此，研究者推斷在HR+乳腺癌模型中，Tras-ALN通過靶向骨微環境介導的Her2E細胞可能會減少繼發轉移的發生。在HR+（MCF7和ZR75-1）模型實驗中，Tras-ALN不僅抑制了骨轉移灶的生長，還改善了腫瘤無進展生存期。更重要的是，在接受Tras-ALN治療后，轉移至其他器官的數量明顯減少，超過75%的發生多器官轉移的小鼠來自對照組（ALN治療組）。對轉移分布的廣泛分析顯示，60%的對照組小鼠在內臟器官（如肺、肝、卵巢和腎臟）發生繼發轉移，而Tras-ALN治療組則未檢測到內臟轉移。

• ER阻斷可增強間充質干細胞（MSC）驅動的骨轉移中Her2表達

經HR+（ZR75-1和HCI-011）模型實驗證實，Her2在骨轉移灶中被特異性誘導，而在原位腫瘤中無此現象。且Her2-FISH實驗表明，這種獲得性表達與拷貝數擴增無關。在將MSC與MCF7細胞進行3D共培養時，與其他上皮生長因子受體家族成員相比，只有ERBB2在暴露于MSC的腫瘤細胞中特異性上調；值得注意的是，即使在雌激素存在條件下，這一現象依然成立。同時，氟維司群和他莫昔芬對ERBB2的誘導作用則更為顯著（P值分別為0.0006和0.0019）。

• 內分泌抵抗性骨轉移對Her2抑制更敏感

基于內分泌治療對MSC條件下Her2表達的顯著影響，研究評估了在體內建立類似條件是否能增強抗Her2治療的反應。在體內模型中，氟維司群治療后，抗Her2治療（Tras和Tras-ALN）的腫瘤抑制效果增強，且對骨轉移和多器官轉移均有抑制作用，其中Tras-ALN的效果更為突出。

• 已存在Her2表達細胞對Tras-ALN的反應性較差

體外實驗顯示，對于已存在Her2表達的乳腺癌細胞（如ZR75-1，Her2評分為1+），Tras-ALN并未產生腫瘤抑制作用，甚至略微促進生長，這與骨轉移實驗結果相反。這表明，骨微環境誘導產生的Her2E細胞，與腫瘤中預先存在的Her2E細胞具有不同的生物學特性。

• Tras-ALN對骨轉移的抑制效應不依賴于免疫干預

研究評估了Tras-ALN的抑制作用是否獨立于免疫干預。在免疫功能正常的小鼠中，Tras-ALN或ALN治療3周后，除了ALN組的CD4+ T細胞比例略有增加（P=0.022）外，兩組之間未觀察到顯著變化。在裸鼠模型中也獲得了相似結果，除了Tras-ALN組CD4+ T細胞略有增加外，無其他顯著變化。這些結果提示Tras-ALN對骨轉移進展的抑制作用并不依賴于免疫干預。

• 獲得性Her2表達促進乳腺癌骨轉移的代謝改變

為明確已存在Her2E細胞與骨微環境誘導的Her2E細胞之間的差異，研究人員對未經處理的MCF7細胞和骨來源的MCF7細胞進行了單細胞RNA測序。數據顯示，骨來源MCF7細胞中存在多個基因表達上調，主要涉及細胞代謝，同時Harmony分析證實骨來源細胞還伴隨耗氧率（OCR）的增加。對每個單細胞簇的特征分析表明，MYC特征在骨來源細胞中最為富集，其中簇2（C2）的富集程度最為顯著，并與Her2信號通路評分相關（C0: P=5.05e-4; C1: P=1.21e-11; C2: P=1.59e-17; C4: P=5.6e-4）。鑒于MYC在代謝調控中的明確作用，這些數據表明，MYC與Her2信號傳導在介導骨微環境誘導的細胞代謝過程中存在關聯。

• 骨誘導的NRG3促進Her2家族受體異源二聚化

研究發現，在骨源性腫瘤細胞中，神經調節蛋白3（NRG3）的表達顯著上調。NRG3作為Her4的替代配體，在與Her4共表達時可激活Her2和Her3。骨源性細胞中磷酸化Her3（p-Her3）水平升高，提示骨轉移中受體異源二聚化增加。HR+乳腺癌患者臨床數據集分析顯示，ERBB2和ERBB3與ERBB4的基因表達比值與乳腺癌復發風險增加相關（P=0.0003和P=0.02），說明Her家族受體的相對比例可能決定ER+/Her2-乳腺癌患者的生存結局。

• NRG3通過自泌激活維持mTOR信號

骨源性腫瘤細胞中Her2表達及其相關mTOR激活標志物p-S6K均持續高水平。NRG3重組蛋白可誘導p-S6K水平升高。CTCs轉錄組分析顯示，骨轉移患者CTCs中ERBB2和ERBB3呈正相關（P=0.0322）。NRG3耗竭顯著抑制了轉移和多器官轉移的潛力。這些結果表明，NRG3相關的自泌回路通過維持骨轉移對Her2信號的更強依賴性來促進骨介導的繼發轉移。

• 已存在Her2E細胞具有可逆性，且并非骨介導的繼發性轉移形成所必需

研究者通過流式細胞術將MCF7細胞按Her2表達分為低、中、高表達組，發現Her2高表達細胞集落形成能力弱，且Her2中、低表達細胞體外培養后多轉為Her2陰性。體內實驗顯示，Her2E細胞在骨內生長更快，但各亞群多器官轉移率及骨轉移起始潛能無顯著差異，提示已存在Her2E細胞并非骨定植所必需。進一步研究發現，MCF7和ZR75-1細胞接種到骨后3天，Her2表達水平及Her2E細胞比例顯著升高，且MSC可誘導Her2表達，該過程無需細胞直接接觸。此外，在腫瘤細胞與成骨細胞形成異型黏附連接時，Her2表達對mTOR激活非必需，但異型連接缺失時，骨源性腫瘤細胞中Her2的上調和維持可為腫瘤細胞提供替代的生存機制。

• Her2促進HR+/Her2-乳腺癌模型的多器官轉移

遺傳學工程改造Her2表達的MCF7和ZR75-1模型顯示，Her2基因抑制顯著阻礙了內臟轉移和多器官轉移。具體而言，肺和卵巢轉移在Her2 shRNA條件下顯著減少。盡管Her2過表達對骨轉移形成影響最小，但可能增強某些內臟器官的轉移率。這些結果表明Her2對于內臟轉移播散和多器官轉移形成至關重要。

• 骨微環境失調參與Her2轉錄后調控的miRNAs

ATAC-seq分析顯示Her2表達并非由骨源性細胞中染色質可及性增加驅動。然而，與MSC共培養的MCF7細胞中，miR-125A/B、Let-7C、miR-133A/B、miR-331、miR-18A和miR-99A/B等多個Her2靶向miRNAs的表達顯著下調。高水平的miR-99A、Let-7C、miR-125B和miR-133A/B與更好的總生存期（OS）相關，其中miR-133A/B最為顯著（P<0.0001）。用miRNA模擬物處理骨源性腫瘤細胞可降低Her2表達。

• Her2靶向miRNAs的缺失導致CTCs中Her2的持續表達

在乳腺癌患者的CTCs中，miR-133B、miR-331、miR-99A和miR-125B的表達頻率低于轉移病灶。這表明骨微環境介導的miRNA改變也可能在CTCs中持續存在，從而維持Her2的穩定表達。

• miR-133阻礙乳腺癌內臟轉移

將miR-133a/b模擬物轉染至骨源性腫瘤細胞后，可顯著減少向內臟器官的繼發轉移。具體而言，用miR-133a/b模擬物處理的Bo-ZR75-1小鼠未觀察到腦轉移，而對照組75%的小鼠發生腦轉移。Bo-MCF7和Bo-SCP2小鼠的肺轉移率也從100%降至20%。這些結果表明，在骨轉移中重新建立Her2靶向miRNAs可以減少向內臟器官的繼發轉移。

討論與結論

本研究提供了證據表明，骨微環境促進了HR+/Her2-轉移性乳腺癌患者中Her2E CTCs的產生，并確定了一個涉及NRG3自泌信號的新型腫瘤促進環路，該環路在骨外微環境中維持mTOR信號。研究進一步證明，靶向骨微環境介導的Her2E轉移可阻礙繼發播散并提供長期生存獲益。

骨作為HR+乳腺癌的主要復發部位，需要更好的方法來早期檢測骨轉移。研究結果表明，基于DNA的方法（如關注ERBB2突變的ctDNA）可能不是預測骨轉移的有效策略。通過分析HR+/Her2-轉移性乳腺癌患者的CTCs，發現Her2在骨轉移患者的CTCs中通常高表達，可作為初始Her2-狀態患者的相關生物標志物。

獲得性Her2表達是乳腺癌內分泌耐藥的標志，且Her2表達與腫瘤細胞干性、生存和增殖之間的關聯已得到證實。本研究結果提示，初始HR+/Her2-狀態患者中骨微環境介導的Her2誘導表達，可能改變CTCs向非骨骼部位的趨向性，從而導致轉移擴散。在骨轉移晚期，當腫瘤細胞失去與成骨細胞的相互作用并播散到其他器官時，獲得性Her2表達驅動了一種代償機制，以確保CTCs的存活和在內臟器官中的轉移播散。

研究揭示了NRG3在骨源性細胞中的顯著表達，進一步證明CTC可能發展出獨立于腫瘤微環境的自泌機制來維持Her信號通路的激活。NRG3促進Her2與其他Her2家族成員的異源二聚化。此外，研究確定miR-125b和miR-133a/b是骨中Her2表達的潛在調節因子，可通過激活mTOR信號調控轉移進展，且Her2靶向miRNAs可以影響骨轉移模型的內臟轉移潛力。

Tras-ALN可以減緩未經治療的骨轉移生長，同時本研究表明，在預先接受內分泌治療的骨轉移中，其效果更佳。內分泌治療這一過程增加了耐藥表型，并迫使腫瘤細胞更多地依賴替代通路生存，在這種情況下，抗Her2治療可抑制骨轉移和多器官轉移。

綜上所述，本研究揭示了一種與基因改變無關的跨器官轉移機制，即腫瘤細胞可通過激活自分泌信號通路增強獨立存活能力，進而促進轉移播種與組織定植；同時明確Her2可作為骨微環境介導繼發轉移的可追蹤標志物。這些發現有望優化HR+/Her2-轉移性乳腺癌患者的診療路徑，并為其治療策略的制定提供新的參考。

參考文獻：

[1] Alam R, Reva A, et al. Bone-Induced Her2 Promotes Secondary Metastasis in HR+/Her2- Breast Cancer. Cancer Discov. 2025 Apr 2;15(4):818-837.

審批編號：CN-183240

有效期至：2027-04-24

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撰寫：Penny

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