Autor: RNDr. Ing. Libor Staněk, Ph.D., PCTM
synlab czech, s.r.o., Laboratoř Praha CUBE
Abstrakt
Receptory velké rodiny HER hrají v případě karcinomu prsu významnou roli, která prochází postupným vývojem, a to jak na poli diagnostickém, tak terapeutickém. HER2 pozitivita u karcinomu prsu původně sama o sobě představovala nepříznivý prognostický faktor. To se změnilo díky moderní léčbě pomocí monoklonálních protilátek. Další mezník pak představuje konečná analýza dat ze studie CLEOPATRA. Tato studie se zaměřila na přínos přidání monoklonální protilátky pertuzumabu ke standardní terapii trastuzumabem a docetaxelem. Pertuzumab se váže na stejný cíl jako trastuzumab, avšak na jiném vazebném místě, inhibuje tak heterodimerizaci HER2 a HER3 receptorů. Dimerizace HER2 s dalšími členy skupiny HER je přitom největším hnacím mechanismem růstu a přežívání nádorových buněk. Pertuzumab má sám o sobě minimální protinádorovou účinnost, používá se proto výhradně v kombinaci s trastuzumabem. Tento kombinovaný přístup tedy zlepšuje blokádu HER2 signální dráhy porušením dimerizace HER3 a HER2 receptoru. Velice zajímavé se ovšem jeví využití exprese HER-3, jako možného markeru prognostického markeru u TNBC převážně ve spojitosti s graviditou a kojením. Jak se ukazuje, bude problematika HER-3 daleko složitější a jak se zdá, nadměrná exprese tohoto receptoru, bude mít jak negativní, tak pozitivní prognostický význam.
Klíčová slova: karcinom prsu, rodina HER, overexprese, HER-3, HER-2, pertuzumab
Epidemiologie a etiologie karcinomu prsu
Karcinom prsu je nejčastějším zhoubným nádorovým onemocněním žen v České republice. Česká republika zaujímá v incidenci karcinomu prsu u žen 26. místo ve světě a 17. místo v Evropě. Incidence karcinomu prsu má stoupající tendenci. Mortalita, tedy počet úmrtí v důsledku zhoubného nádoru prsu na 100 000 obyvatel za rok, v poslední době mírně klesá, což je v důsledku nejen nových terapeutických možností, ale hlavně včasnou a přesnou diagnostikou. Přestože je léčba karcinomu prsu, zvláště v raných stadiích, velmi úspěšná, zůstává karcinom prsu i nadále nejčastější onkologickou příčinou smrti u žen. Zhoubný novotvar prsu často postihuje ženy v produktivním věku, téměř 43 % pacientek je mladších než 60 let. Ale nejčastěji se karcinom prsu vyskytuje ve věkové kategorii 60–65 let.
Příznivou charakteristikou epidemiologie nádorů prsu v ČR je dlouhodobě rostoucí podíl nově diagnostikovaných málo pokročilých klinických stádií (stádium I – 40 %, stádium II – 35 %). Nicméně podíl diagnostikovaných nemocných s generalizovaným onemocněním ve stádiu IV se trvale zásadně nemění a neovlivnil jej ani screening (stádium IV – 9 %). Karcinom prsu můžeme diagnostikovat jako onemocnění sporadické nebo dědičně
podmíněné.
V případě sporadické formy, kterou nalézáme u většiny žen s karcinomem prsu, vzniká v důsledku nahromadění somatických mutací v buňkách prsní žlázy. Nádorová transformace mamárních epitelií je způsobena deregulací kritických signálně-transdukčních cest (buněčného dělení, apoptózy a reparace genomové DNA) na podkladě aktivace protoonkogenů a inaktivace tumor supresorových genů, což je vyvoláno genetickými poruchami, doprovázenými epigenetickými změnami. Výsledkem těchto selhání je vznik maligně transformované buňky in situ, která může na základě genomové nestability způsobené poruchami DNA reparačních pochodů, vytvářet řadu geneticky nestabilních dceřiných buněk tolerujících genomové defekty postihující další regulační mechanizmy. Dědičně podmíněné formy karcinomu prsu tvoří 15–20 % mamárních tumorů. Jedná se o nádory familiární, u žen s pozitivní rodinnou anamnézou, ale bez zřejmé genetické mutace, a nádory hereditární, které tvoří 5–10 % všech nemocných. U těchto pacientů lze nalézt některé z patogenních mutací v různých predispozičních genech, kódujících protein zúčastněný v tkáňově specifickém procesu nádorové supresivity. Do současné doby bylo charakterizováno několik predispozičních genů, jejichž patogenní alterace významně zvyšují riziko vzniku karcinomu prsu (BRCA1 a BRCA2).
Molekulárně se pohled na karcinom prsu za poslední desetiletí výrazně změnil. Na základě profilů genové exprese byly charakterizovány základní („intrinsic“) typy karcinomu prsu: luminální A, luminální B, HER-2 pozitivní a basal like a normální tkání prsu podobný typ (normal-like), což představuje taxonomické označení, jež je široce používané ve výzkumu karcinomu prsu. Podle nejnovějších poznatků je zřejmé, že karcinom prsu s pozitivními a negativními ER jsou dvě zcela odlišná onemocnění, která mají různé prekurzory, cesty diseminace, klinické chování a odpověď na léčbu. Znamená to, že genetický profil ER pozitivního invazivního karcinomu s nízkým gradem bude zcela odlišný od ER negativního karcinomu prsu s vysokým gradem. Grading nádoru souvisí se stupněm genetické nestability nádoru. V roce 2012 byl popsán kompletní genový profil zatím nejreprezentativnějšího souboru karcinomu prsu. Zajímavé je, že nejširší spektrum genových mutací bylo nalezeno pravě u luminálních karcinomů s pozitivními ER (Staněk et al.).
Biologické a buněčné aspekty rodiny HER
Pokroky v molekulární biologii vedly k identifikaci potenciálních markerů prognostického a terapeutického významu u karcinomu prsu. HER-2 testování v případě cílené terapie nyní představuje základní algoritmus v léčbě tohoto onemocnění. Cílem současného bádání je zjistit frekvenci a prognostický význam nadměrné exprese i dalších členů z rodiny HER a to HER-3 a HER-4 u invazivních karcinomů prsu. Receptory velké rodiny HER hrají v případě karcinomu prsu významnou roli. Aktivace těchto receptorů ovlivňuje esenciální tumorogenní procesy a hraje zásadní roli v patogenezi rakoviny prsu. HER2 pozitivita u karcinomu prsu původně sama o sobě představovala nepříznivý prognostický faktor. To se změnilo díky moderní léčbě pomocí monoklonálních protilátek. Další mezník pak představuje konečná analýza dat ze studie CLEOPATRA. Tato studie se zaměřila na přínos přidání monoklonální protilátky pertuzumabu ke standardní terapii trastuzumabem a docetaxelem. Pertuzumab se váže na stejný cíl jako trastuzumab, avšak na jiném vazebném místě, inhibuje tak heterodimerizaci HER2 a HER3 receptorů. Dimerizace HER2 s dalšími členy skupiny HER (HER3) je přitom největším hnacím mechanismem růstu a přežívání nádorových buněk. Tento kombinovaný přístup tedy zlepšuje blokádu HER2 signální dráhy porušením dimerizace HER3 a HER2 receptoru. V poslední době je pozornost zaměřena na HER-3.
Receptorová tyrozin-protein kináza erbB-3, známá jako HER3 (receptor pro humánní
epidermální růstový faktor 3), je membránově vázaný protein, který je u člověka kódován genem ERBB3. ErbB3 je členem receptorové tyrosinkinázy pro epidermální růstový faktor (EGFR / ERBB). ErbB3 tvoří aktivní heterodimery s jinými členy rodiny ErbB, nejvíce s ErbB2. Tento gen je umístěn na dlouhém raménku chromozomu 12 (12q13). Je kódován 23 651 párů bází a překládá se do 1342 aminokyselin. V průběhu vývoje je ERBB3 exprimován v kůži, kosti, svalovině, nervovém systému, srdci, plicích a střevním epitelu. ErbB3, stejně jako ostatní členové rodiny ErbB receptorových tyrosinkináz, sestává z extracelulární domény, transmembránové domény a intracelulární domény. Extracelulární doména obsahuje čtyři subdomény (I-IV). Subdomény I a III jsou bohaté na leucin a primárně se podílejí na vazbě ligandu. Subdomény II a IV jsou bohaté na cystein a s největší pravděpodobností přispívají ke konfirmaci a stabilitě proteinů prostřednictvím tvorby disulfidových vazeb. Subdoména II také obsahuje dimerizační smyčku potřebnou pro tvorbu dimeru. Cytoplazmatická doména obsahuje juxtamembránový segment, kinázovou doménu a C-terminální doménu. Negligovaný receptor přijímá konformaci, která inhibuje dimerizaci. Vazba neuregulinu na subdomény vázající ligand (I a III) indukuje konformační změnu v ErbB3, která způsobuje výstupek dimerizační smyčky v subdoméně II, aktivaci proteinu pro dimerizaci. Bylo prokázáno, že ErbB3 váže ligandy heregulin a NRG-2. Vazba ligandu způsobuje změnu konformace, která umožňuje dimerizaci, fosforylaci a aktivaci signální transdukce. ErbB3 může heterodi heterodimerizovat s některým z ostatních tří členů rodiny ErbB. Teoretický ErbB3 homodimer je nefunkční, protože kinázově poškozený protein vyžaduje transfosforylaci jeho vazebným partnerem, aby byl aktivní. Na rozdíl od ostatních členů rodiny receptorů tyrosinkinázy ErbB, které jsou aktivovány autofosforylací při vazbě ligandu, bylo zjištěno, že ErbB3 je poškozen kinázou, přičemž pouze 1/1000 má autofosforylační aktivitu EGFR a nemá schopnost fosforylovat jiné proteiny. Proto ErbB3 musí působit jako alosterický aktivátor.
ErbB2-ErbB3 dimer se považuje za nejaktivnější z možných ErbB dimerů, zčásti proto, že ErbB2 je preferovaným dimerizačním partnerem všech členů rodiny ErbB a ErbB3 je preferovaným partnerem ErbB2. Tato konformace heterodimeru umožňuje signalizačnímu komplexu aktivovat více cest, včetně MAPK, PI3K / Akt a PLCγ. Existuje také důkaz, že heterodimer ErbB2-ErbB3 se může vázat a být aktivován ligandy podobnými EGF. Intracelulární doména ErbB3 obsahuje 6 rozpoznávacích míst pro SH2 doménu p85 podjednotky PI3K. Vazba ErbB3 způsobuje alosterickou aktivaci p110, lipid kinasová podjednotka PI3K, funkce, která se nenachází jak v EGFR, tak v ErbB2. Význam exprese HER-3 a dalších členů této rodiny u invazivního karcinomu prsu
Kombinace (dimerizace) receptorů HER2 a HER3 může být rozhodující pro růst a progresi invazivního karcinomu prsu. Navíc HER3 může poskytnout cestu rezistence vůči terapeutikám cílených na EGFR nebo HER2 receptor. Přestože řada studií ukázala, že nadměrná exprese HER3 je spojena se špatnou prognózou u pacientek s karcinomem prsu, jiné studie ukázaly, že nadměrná exprese HER3 může být i pozitivním prognostickým faktorem. V případě receptoru HER4 existující studie naznačují, že signalizace HER4 podporuje diferenciaci a inhibici růstu buněk rakoviny prsu (Koutras AK et al.). Kromě toho je HER4 důsledněji spojen s příznivou prognózou v rakovině prsu. HER4 má několik biologických aktivit mnoho z těchto funkcí je zprostředkováno intracelulární doménou HER4. Kromě toho ztráta exprese HER4 může představovat marker rezistence k tamoxifenu. Vzhledem k funkční vzájemné závislosti mezi receptory HER je možné, že účinek na proliferaci buněk a růst nádoru závisí na trans-signalizaci receptoru. Proto objasnění toho, jak a v jakém rozsahu tyto různé signalizační cesty interagují při karcinogenezi prsu, může vést k dalším terapeutickým možnostem. Toto téma bylo řešeno v další studii (Kalpana Mujoo et al).
ERBB3 / HER3 se objevuje jako molekulární cíl pro různé druhy rakoviny. HER3 je nadměrně exprimován a aktivován v řadě typů rakoviny za podmínek získané rezistence vůči jiným léčebným intervencím rodiny HER, jako jsou inhibitory tyrozinkinázy a protilátkové terapie. Regulace exprese a signalizace HER3 zahrnuje mnoho proteinů interagujících s HER3. Tyto proteiny zahrnují PI3K, Shc a E3 ubikvitin ligázy NEDD4 a Nrdp1.
Ve studii (Chimm CG et al.) byla exprese receptorů rodiny HER sledována na kohortě 4046 pacientek s diagnostikovaným invazivním karcinomem prsu, s mediánem 12,5 let následného sledování. Analýza byla provedena ve formolu fixovaných a do parafinu zalitých tkání. Expresní hladiny HER-1, HER-2, HER-3 a HER-4 byly určeny imunohistochemicky (IHC) a HER-2 byl dále potvrzen fluorescenční in situ hybridizací pomocí amplifikačních sond. V této studii byla zjištěna nadměrná exprese HER-3 u 10 % nádorů a byla signifikantním markerem přežití. Navíc v nádorech s normálními expresními hladinami HER-1 a HER-2 měla nadměrná exprese HER-3 významný negativní prognostický účinek na přežití (HR: 1,541, 95 % CI: 1,166–2,036, P = 2,37 x 10 (-3)) nezávisle na věku pacienta při diagnóze, statusu estrogenového receptoru, gradu nádoru, velikosti nádoru a přítomnosti lymfatické nebo cévní invaze. Nadměrná exprese HER-4 byla identifikována u 78,2 % rakoviny prsu a nebyla významným ukazatelem přežití pacienta (P = 0,214). Tato studie prokázala, že stav HER-3 je důležitým prognostickým ukazatelem přežívání u pacientek s invazivním karcinomem prsu. Podle toho může hodnocení úrovně exprese HER-3 identifikovat podskupinu pacientek se špatnou prognózou onemocnění, která by mohla profitovat a přípravků cílených na HER-3.
Členové rodiny receptorů lidského epidermálního růstového faktoru (HER) mají značný zájem o oblast rakoviny kvůli jejich potenciálu vyvolat tumorogenezi, když jsou jejich signální funkce deregulovány. Konstitutivní aktivace těchto proteinů je patrná u řady různých běžných subtypů rakoviny, a zejména EGFR a HER2 se staly vysoce sledovanými cíli pro vývoj protirakovinových léků. Klinické studie u řady různých typů rakoviny, o nichž je známo, že jsou řízeny pomocí EGFR nebo HER2, vykazují smíšené výsledky a pro dosažení plného potenciálu této léčby je zapotřebí další mechanické porozumění citlivosti a odolnosti vůči lékům. Signalizace trans je klíčový znak signalizace HER rodiny a aktivace
dráhy PI3K / Akt, tak kriticky důležitá v nádorovém onemocnění, je řízena převážně fosforylací v trans transmembránové inaktivní kinázy HER3. Zvyšující se množství důkazů ukazuje, že HER3 hraje rozhodující roli v nádorech řízených EGFR a HER2. Konkrétně, HER3 spočívá před kriticky významnou markerovou cestou s rozsáhlou schopností zpětné vazby a signalizace cross-talk, a přístupy zaměřené na tento důležitý trans-cíl EGFR a HER2 mohou být podkopány svou pružností a vynalézavostí. Vzhledem k tomu, že HER3 je inaktivní kinasa, není přímým cílem inhibitorů kinázy a není v současnosti snadno přístupným cílem. (Hsieh AC et al.).
Exprese HER-3 u triplenegativního karcinomu prsu
Předpokládá se také využití exprese HER-3, jako možného prognostického markeru u TNBC. Ve studii (Hammoda GE et al.) byla provedena studie na vzorcích ze 100 případů, které byly rozděleny na 40 pacientů s fibroadenomem a 60 pacientů s invazivním duktálním karcinomem (IDC), které nebyly jinak specifikovány a prošli modifikovanou radikální mastektomií. Všechny vzorky byly vyšetřeny na expresi HER-2 / neu, ER a PR pomocí Imunohistochemie (IHC) a kvantitativním stanovením exprese HER-3 mRNA metodou PCR v reálném čase. V případech karcinomu byla ve srovnání s fibroadenomem významně vyšší hladina HER3 mRNA a byla významně spojena s pokročilým, počtem pozitivních lymfatických uzlin, velikostí nádoru a sousední komponentou in situ. Zjištěná hladina HER-3 mRNA měla nejvyšší hodnoty v pozitivní skupině Her-2 / neu, následované TNBC případy s nejnižší hladinou v luminální skupině (p <0,05). Jak ukazuje studie, úroveň HER-3 mRNA může identifikovat podskupinu pacientů se špatnou prognózou, a kteří by mohli podstoupit další hodnocení účinnosti krevní protirakovinné léčby HER3.
V další studii bylo cílem vyhodnotitprognostický význam exprese HER3 u invazivního karcinomu prsu. Do studie bylo zařazeno 950 případů invazivního karcinomu prsu s dlouhodobými klinickými následnými daty (medián 109,7 měsíců). Při použití TMA byla charakterizována exprese ER, PR, HER2, EGFR a HER3 imunohistochemicky. Každý případ byl klasifikován jako jeden ze čtyř subtypů na bázi IHC založených na expresi hormonálních receptorů (HR) a HER2. V subtypu TNBC vykazovala skupina HER3 (+) horší přežití bez onemocnění (DFS, P = 0,010) a celkové přežití (OS, P = 0,015) než skupina HER3 (–). V podtypu HER2 skupina HER3 (+) vykazovala také horší DFS (P = 0,022) a OS (P = 0,077) než skupina HER3 (–). Nebyl však žádný rozdíl u pacientů s HR-pozitivním karcinomem prsu. Exprese HER3 byla spojena se špatným DFS u podtypů TNBC a HER2 a slabého OS v podtypu TNBC. Bylo potvrzeno, že nadměrná exprese HER3 je důležitým prognostickým markerem karcinomu prsu s negativním účinkem na hormonální receptory a je zapotřebí další studie k objasnění úlohy léčby cílené na HER-3 (Bae SY et al.).
Závěr
Pohled na receptor HER-3 však bude daleko složitější a jak se zdá, nadměrná exprese tohoto receptoru, bude mít jak negativní, tak pozitivní prognostický význam. Ačkoli bude zapotřebí dalších studií, dosažené výsledky naznačují, že amplifikace hraje v karcinogenezi prsu důležitou roli a amplifikace ERBB-3 a exprese HER-3 se jeví jako vhodný biologický marker terapie či prognózy.
Literatura
1. Staněk L., Tesařová P., Gurlich R. Molekulární onkologie v kazuistikách, Current Media. 2018. 45-56.
2. Koutras AK, Fountzilas G, Kalogeras KT, Starakis I, Iconomou G, Kalofonos HP. The
upgraded role of HER3 and HER4 receptors in breast cancer. Crit Rev Oncol Hematol. 2010 May;74(2):73–8.
3. Kalpana Mujoo, Byung-Kwon Choi, Zhao Huang, Ningyan Zhang, Zhiqiang An. Regulation of ERBB3/HER3 signaling in cancer. Oncotarget. 2014 Nov; 5(21): 10222–10236.
4. Hsieh A. C, Moasser M.M. Targeting HER proteins in cancer therapy and the role of the
non-target HER3. Br J Cancer. 2007 Aug 20; 97(4): 453–457.
5. Hammoda GE, El-Hefnawy SM, Abdou AG, Abdallah RA. Human Epidermal Growth Factor Receptor-3 mRNA Expression as a Prognostic Marker for Invasive Duct Carcinoma not Otherwise Specified. J Clin Diagn Res. 2017 Feb;11(2).
6. Bae SY, La Choi Y, Kim S, Kim M, Kim J, et al. HER3 status by immunohistochemistry is correlated with poor prognosis in hormone receptor-negative breast cancer patients. Breast Cancer Res Treat. 2013 Jun;139(3):741–50.
