生物标志物在乳腺肿瘤治疗中的应用及进展

霍记平，赵志刚

首都医科大学附属北京天坛医院药剂科，北京 100050

乳腺癌是源于乳腺导管上皮的恶性肿瘤，目前已成为威胁女性健康的第一大杀手。2008年全球乳腺癌新发病例138万，占女性癌症发病总数的23%[1]。在我国，乳腺癌占所有恶性肿瘤的7%一10%[2]，其死亡率仅次于肺癌而位居第二位[3]，在上海等大中城市，乳腺癌患病率已连续20年位居女性恶性肿瘤第一位[4]，且有逐年上升的趋势。

目前，基因和蛋白质等肿瘤标志物[5]越来越广泛地被用于乳腺癌的术前诊断、指导治疗和预后判断。常用生物标志物可分为以下6类：(1) 激素受体：雌激素受体(ER)和孕激素受体(PR)[6]。(2)原癌基因和抑癌基因：癌基因包括人上皮生长因子受体2(HER2)等，抑癌基因包括易感基因1(BRCA1)、p53、nm23、Fhit[6]等。(3)增殖与凋亡因子：包括细胞周期蛋白cyclin Dl、细胞周期素E(Cyclin E)[2]、Bc l-2基因、PCNA等[6]。(4)侵袭和转移因子：包括细胞黏附因子E-cadherin，血管内皮细胞生长因子VEGF[3]等。(5)特异性蛋白：端粒酶、PSA[3]、PS2、乳腺珠蛋白(MG)、TPS和肿瘤抗原15-3(CA l5-3)等[6]。(6) microRNA：miR-21、miR-10b、miR-373、m iR-520c[7-9]、m iR-31、m iR-126、m iR-335等[10-13]。本文将对生物标志物在乳腺癌诊断和治疗中的应用和研究现状做一综述。

1 激素受体

乳腺是性激素依赖器官，乳腺细胞上存在雌激素受体(ER)和孕激素受体(PR)[3]受体，通常ER和PR以无活性形式存在，当分别被雌、孕激素识别后激活，调控乳腺细胞的生长、发育和细胞增殖[14]。当上皮细胞发生癌变时，ER和PR部分或完全缺失[15]。

根据ER和PR的表达情况，可把乳腺癌分为激素依赖性和非依赖性两类[6]，同时可作为判断预后和内分泌治疗的指标。

ER和PR表达阳性表明肿瘤细胞恶性程度较低[3]，属于激素依赖性，癌细胞的生长和增殖受内分泌调控，适用于内分泌治疗，且治疗效果与ER和PR的表达程度为正相关[15]。ER阳性者内分泌治疗的有效率约为60%，ER和PR均表达阳性者，内分泌治疗的有效率高达80%[6]，而ER阴性者仅为5%-10%[15]。但ER阳性患者容易对内分泌治疗产生耐受[2]，且随着病程发展，ER对乳腺癌长期预后的影响逐渐减弱[15]，ER阴性患者较ER阳性患者具有更高的化疗敏感性[14]。

2 原癌基因和抑癌基因

2.1 原癌基因HER2 HER2原癌基因位于17号染色体q21上，编码p185跨膜糖蛋白，它能够促进肿瘤新生血管生成，促进肿瘤细胞生长，抑制细胞凋亡，增加肿瘤细胞的侵袭力等。在正常组织中为阴性或微量表达，在乳腺、卵巢等恶性肿瘤中均可有过量表达[16]。

HER2过量表达是判断乳腺癌预后差的重要指标之一[14]。正常情况下，HER2癌基因处于非激活状态，当受到某些因素被激活后，其结构或表达调控失常，具有肿瘤转化活性。20%-30%乳腺癌病人有HER2基因的过量表达[15]，往往表现为肿瘤恶性程度高、病情进展迅速、易发生淋巴结转移、对化疗较不敏感、易早期复发且生存期短[16]。

HER2对治疗方案的选择具有指导意义。有研究指出，HER2阳性和内分泌治疗耐受有关，特别是对他莫昔芬明显耐受；在化疗用药选择方面，HER2阴性患者对化疗敏感性较高[14]，HER2阳性患者使用阿霉素能明显改善预后，而对CMF(环磷酰胺、氨甲喋呤、5-氟尿嘧啶)方案则不敏感[3,15]。HER2癌基因调控的细胞表面p185糖蛋白是分子靶向药物赫赛汀的作用靶点[17]，目前HER2被广泛用于分子靶向药物治疗疗效的预测指标[14]。

2.2 抑癌基因

2.2.1 视黄酸受体β(retinoic acid receptor β，RARβ) RAR属于类固醇和甲状腺激素受体超家族成员，有RARα、RARβ、RARγ三个亚型。研究发现，RARβ可能是一种抑癌基因[2]，其在正常乳腺细胞中的表达水平明显高于肿瘤细胞。

2.2.2 人组织激肽释放酶10(human kallik rein 10，hK l0) hK l0又称正常上皮细胞特异性-1(norm al epithelial cell-specific-1，NESl)基因，也是一种抑癌基因。研究发现，hK l0在调控上皮细胞生长、分化等方面起一定作用，其表达水平的下降与肿瘤的进展密切相关[2]。

2.2.3 p16基因 p16基因又称多肿瘤抑制基因，其基因编码产物是相对分子质量为16,000的蛋白，即p16蛋白。p16直接参与细胞周期的调控，抑制细胞分裂及增殖，抑制肿瘤细胞生长，p16基因的甲基化可能与乳腺癌有关[2]。

p16基因的表达产物p16蛋白可作为临床上判定患者预后的指标[3]之一。p16蛋白被证明是细胞周期蛋白依赖性激酶4(CDK4)抑制因子，直接参与细胞增殖周期的调节[3]。p16蛋白表达与乳腺癌的恶性程度、临床分期、淋巴结转移呈负相关。

2.2.4 BRCA(乳腺癌易感基因) BRCA包括BRCA-l和BRCA-2，BRCA-1位于17q21，BRCA-2位于13q12-13，也是一种抑癌基因，主要功能是维持细胞的稳定性，抑制细胞增殖和基因突变[2]。

BRCA-l可用于乳腺癌高危人群的监测。约70%的家族性乳腺癌有BRCA基因突变，而在BRCA-l胚系基因发生突变的人群中，有56%-80%最终发展为侵袭性乳腺癌[2]。这种乳腺癌往往组织学分级高，预后差[6]。

B R C A-l可用于乳腺癌治疗方案的优化[2]。BRCA-l相关的乳腺癌通常具有相似的生物学特点，其ER及HER2一般均为阴性，预后相对较差，通常对新辅助化疗较为敏感，可根据此特点优化治疗方案。

2.2.5 nm23 nm23基因位于17q22[6]，分为nm23-H1和nm23-H2两个亚型，是重要的肿瘤转移抑制基因。

nm23可作为判断肿瘤预后的标志物。nm23表达较高，往往意味着肿瘤分化良好，预后明显好于低表达者[6]，并且其表达与淋巴结转移呈负相关，与生存期呈正相关[3]。

2.2.6 p53 p53基因是一种肿瘤抑制基因，能够诱导细胞凋亡，其发生突变可产生突变的p53蛋白。

p53可作为判断肿瘤预后的标志物。p53过度表达的患者预后较差，存活率低[6]。p53的异常表达是乳腺癌发生的一个早期现象，并随着乳腺癌的发展而加强。

2.2.7 Fhit基因(Fragile histidinetriad gene) Fhit基因位于3号染色体3P14.2，也是一种肿瘤抑制基因。

多种肿瘤包括乳腺癌都有Fh it基因的表达缺失。Fhit表达降低提示乳腺癌的预后较差[6]。

3 增殖与凋亡因子

3.1 Nek2和Plk4激酶 Nek2 和 Plk4激酶[18]在细胞有丝分裂过程中起重要调节作用，二者可能共同作用来促进肿瘤的发生，被认为是判断乳腺癌发生的标志物之一。

3.2 PCNA和Ki-67 PCNA出现于细胞周期中的G1后期到S期的细胞核中，Ki-67表达于增殖细胞S期、G1期和G2期，二者与细胞增殖关系密切。

PCNA和Ki-67可作为判断乳腺癌预后的重要指标[3]。PCNA和Ki-67的过度表达[6]，往往提示肿瘤分化程度较差，恶性程度较高，易出现浸润、复发、转移，患者预后较差，存活期短。此外，新辅助化疗后Ki-67表达水平下降还被多数研究者认为可作为乳腺癌新辅助化疗敏感性的预测指标[14]。

3.3 细胞周期蛋白E(Cyc lin E) Cyclin E有望成为判断肿瘤预后的潜在指标[2]。Cyclin E表达水平高，往往提示肿瘤分化程度低、恶性程度高、激素受体缺失、生长指数高，预后不良。

3.4 p27蛋白 p27蛋白属于细胞周期蛋白依赖性激酶抑制蛋白家族成员，能够使细胞停滞于G1期。

p27蛋白可作为判断肿瘤预后的生物标志物。p27蛋白表达水平高，提示分化较好，组织学分级低，无瘤存活时间长[6]。

3.5 Bc l-2 Bcl-2是一种细胞凋亡抑制基因，主要在正常导管上皮细胞内表达，其表达水平随肿瘤恶性程度增高而逐渐降低，Bcl-2表达水平高常作为预后较好的标志。

Bc l-2的检测对预测化疗药物的敏感性具有一定价值[6]。研究表明Bc l-2阳性的乳腺癌对化疗药物有明显的耐药性，这一特点可用于指导治疗方案的优化。

3.6 细胞周期蛋白D1(Cyclin D1) Cyclin D1作用于细胞周期G1期，可与多种蛋白相互作用促进细胞进入S期。

Cyclin D1的表达水平可用于判断肿瘤预后。有研究[19]表明，Cyclin D1在乳腺导管上皮增生和非典型增生中不表达，在浸润癌中有52%的患者表达，Cyclin D1阴性表达者5年生存率显著高于阳性表达者，提示Cyclin D1阳性表达与预后成反比。

4 侵袭和转移因子

4.1 血管内皮生长因子(VEGF) VEGF的编码基因位于6p21.3，通过与血管内皮生长因子受体结合，作用于血管内皮细胞，促进血管内皮细胞增殖，促进肿瘤血管形成，与肿瘤的生长、浸润和转移密切相关[3]。VEGF的表达与ER、PR呈负相关，高表达者易转移复发，内分泌治疗和化疗的效果差，预后不良[6]。

4.2 表皮生长因子受体(EGFR) EGFR是最早发现的受体酪氨酸蛋白激酶，在乳腺癌中表达率高达82%～90%[20]。EGFR能够抑制细胞凋亡，促进肿瘤内血管增生，促进肿瘤发生、转移和侵袭[21,22]，其表达水平高往往提示预后较差。

4.3 环氧合酶-2(Cyc looxygenase type-2,COX-2) COX-2又称前列腺素过氧化物合成酶，是前列腺素合成过程中一个重要的限速酶。COX-2主要在内质网和核周表达，能够刺激肿瘤血管形成和血管扩张[23]。

研究发现[24]，乳腺癌中COX-2的阳性率显著高于正常乳腺组织，提示COX-2在乳腺癌的发生发展过程中发挥重要作用[25]，COX-2可能是导管内癌高侵袭性的指标之一。

4.4 E-cad he rin(E-cad) E-cad是上皮性钙粘附蛋白，存在于正常导管上皮的细胞膜或细胞质中。E-cad降低或丧失可导致细胞连接的破坏，与肿瘤细胞的浸润和转移有关。

E-cad可作为判断肿瘤预后的标志物。随肿瘤恶性程度增加，E-cad的表达逐渐降低或缺失，提示肿瘤分化低、患者存活期短[6]。

5 特异性蛋白

5.1 端粒酶 端粒是染色体末端的特殊重复序列，对维持细胞的稳定起关键作用。端粒酶是一种反转录酶，可以对端粒进行修复，使细胞能够无限增殖[15]。

端粒酶在癌组织中表达较高，可被用于乳腺癌的术前诊断[15]。

在治疗方面，端粒酶可作为新的治疗靶点[6]用以开发端粒酶抑制剂，如齐多夫定等。

5.2 组织金属蛋白酶抑制物-1(tissue inhibitors of metallopm teinases，TIMP-1) 在I期和Ⅱ期乳腺癌中，术前TIMP-1高水平患者的复发风险比术前TIMP水平正常的患者高出3.4倍，提示TIMP-1可作为乳腺癌预后不良的指标[2]。

5.3 前列腺特异抗原(prostate specific antigen, PSA) PSA是一种单链糖蛋白，作为前列腺肿瘤标志物，在女性乳腺正常组织及肿瘤组织中也可被检测到。大多数学者认为，PSA是乳腺癌预后良好的标志物，其阳性率在临床Ⅰ期明显高于Ⅱ～Ⅳ期[15]。

5.4 乳腺珠蛋白(mammaglobin,MG) MG为93个氨基酸构成的多肽，在乳腺良、恶性组织中的表达程度有显著差别，23%的乳腺癌组织中MGmRNA的表达高于正常组织的10倍以上。MGmRNA已成为判断乳腺癌淋巴结微转移和骨髓微转移的新标志物[15]。

5.5 组织多肽特异抗原(tissue polypep tide specific antigen，TPS) TPS是细胞分裂时产生的一种多肽，其水平显著增高可作为判断乳腺癌的标志物。

血清TPS还可用于临床疗效评价，在转移性乳腺癌患者的治疗中，血清TPS降幅＞50%和升幅＞25%可分别作为转移性乳腺癌缓解和进展的判定指标[15]。

5.6 糖类抗原(CA) CA是一大类肿瘤相关的膜表面黏蛋白，主要用于乳腺癌治疗监控，其诊断转移性乳腺癌的敏感性达91%，但对乳腺癌早期诊断的敏感性较低[15]。CA15-3高表达被认为是预后不良的指标[2]。

5.7 PS2 PS2是一种雌激素诱导蛋白，与细胞分化有关。PS2可用于预后判断及内分泌治疗的指导。PS2阳性者预后好，复发率及死亡率均较低，且内分泌治疗有效。如PS2、ER、PR均为阴性时，内分泌治疗往往无效[6]。

5.8 γ-突触核蛋白基因(γ-synuclein, SNCG) SNCG又称乳腺癌特异性基因1(breast cancer specific gene 1,BCSG1)，可能作为乳腺癌预后不良指标[23]。有研究表明，SNCG在正常乳腺或良性乳腺病变中几乎不表达，但在肿瘤发生早期可出现异常表达，而在进展的浸润性乳腺癌中高度表达。

6 m icroRNA

小分子RNA(miRNA)是一类长度21-24个核苷酸的内源性单链非编码小分子RNA，在基因转录后水平发挥调控作用[26]。目前，>2000个m iRNA已经被鉴定，特殊的miRNA已经被发现与疾病状态相关[27]。miRNA调控人体基因组内约1/3的基因表达[28]，miRNA表达失调，可引起大量相关基因表达异常[29]，与乳腺癌的发生、发展、侵袭及转移密切相关。

Schwarzenbach等[30]发现血清m iR-214的表达在乳腺癌、乳腺良性肿瘤及健康对照人群中有显著差异，提示血清游离m iR-214可能是潜在的乳腺癌诊断生物标志物。有研究发现，m iR-214表达水平较高的三阴乳腺癌患者有更差的生存期，它有可能作为三阴乳腺癌患者的预后生物标志物[31]。

有研究[32,33]分析乳腺癌标本的m iRNA表达谱，发现m iR-21的上调最明显，其高表达与乳腺癌的恶性临床分期、淋巴结转移、预后差显著相关。m iR-21能够预测乳腺癌病人的不良预后，尤其是亚洲人[34]。Camps等[35]的研究发现，m iR-210的表达水平与乳腺癌的无病生存率和总生存率呈负相关，Toyama等[36]的研究发现，m iR-210在三阴性乳腺癌的表达水平显著高于ER阳性、HER2阴性乳腺癌患者，提示m iR-210可能是乳腺癌预后不良的分子标志物。Svoboda等[37]发现在三阴性乳腺癌中，m iR-34b表达与生存期呈显著负相关，提示m iR-34b可作为预测三阴性乳腺癌患者预后的标志物。

部分m iRNA能够促进乳腺癌的侵袭、迁移，如m iR-10b、m iR-373、m iR-520c[7-9]等，而部分m iRNA能够抑制乳腺癌的转移，如m iR-31、m iR-126、m iR-335[10-13]等，有可能作为判断乳腺癌发生转移概率的分子标志物。

7 展望

综上所述，对乳腺癌诊断、预后和转移的生物标志物的研究很多，一些分子标志物如CA l5-3、TIMP-1、Cyclin E、BRCA l等在乳腺癌疗效和预后评估等方面显示出了很好的潜力，但目前仍没有一种可靠的生物标志物可用于乳腺癌的早期诊断[2]。

生物标志物可以帮助临床医生对乳腺癌的预防和治疗做出更准确的判断，选择更有效的治疗措施。如何根据肿瘤特征制定个体化的药物治疗方案以取得最好疗效是最终目的[38]，乳腺癌疗效预测模型的建立，将会为乳腺癌的临床治疗提供指导[14]。目前很多生物标志物在乳腺癌术前诊断中的应用尚处于研究阶段[15]，进入临床应用还有很长的路要走，多种乳腺癌生物标志物的联合应用仍然是目前和未来发展的趋势。

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