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.2013年8月27日；110（35）:14372-7。
doi:10.1073/pnas.1303204110。 Epub 2013年8月12日。

突变PIK3CA加速HER2驱动的转基因乳腺肿瘤并诱导对联合抗HER2治疗的耐药性

阿里拉·汉克 1, 亚当·D·普费勒, 贾斯汀·巴尔科, 玛丽亚·加布里埃拉·库巴, 克里斯蒂安·D·杨, 维奥莱塔·桑切斯, Cammie R Sutton公司, Hailing Cheng公司, 查尔斯·佩罗, 让·J·赵, 丽贝卡·S·库克, 卡洛斯·阿尔泰加
附属公司

突变PIK3CA加速HER2驱动的转基因乳腺肿瘤并诱导对联合抗HER2治疗的耐药性

阿里拉·汉克等。 美国国家科学院程序. .

摘要

人表皮生长因子受体2（HER2；ERBB2）扩增和磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸3-激酶、催化亚单位α（PIK3CA）突变通常在乳腺癌中同时发生。磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）途径的异常激活已被证明与对HER2定向治疗的反应减弱有关。我们建立了HER2过度表达（HER2（+））、PIK3CA（H1047R）突变型乳腺癌的小鼠模型。与单独表达任一癌基因的小鼠相比，在乳腺上皮中同时表达人类HER2和突变PIK3CA的小鼠发生肿瘤的潜伏期更短。HER2和突变PIK3CA也能促进肺转移。通过微阵列分析，HER2驱动的肿瘤与管腔型乳腺癌聚集，而突变型PIK3CA肿瘤与幽闭型乳腺癌相关。PIK3CA和HER2（+）/PIK3CA肿瘤表达升高的转录物，这些转录物编码上皮-间充质转化标记物和干细胞。来自HER2（+）/PIK3CA肿瘤的细胞更有效地形成乳房球和肺转移。最后，HER2（+）/PIK3CA肿瘤对曲妥珠单抗以及与拉帕替尼或佩图单抗联合使用具有耐药性。通过使用PI3K抑制剂治疗，耐药性和乳腺增生形成增强均被逆转。总之，PIK3CA（H1047R）加速HER2介导的乳腺上皮转化和转移进程，改变HER2过度表达癌症的固有表型，并对批准的抗HER2治疗组合产生耐药性。

PubMed免责声明

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

数字

图1。
图1。
HER2和突变体PIK3CA公司合作促进乳腺肿瘤的形成和转移。(A类)从4周龄开始，连续给指定基因型的雌性小鼠注射DOX或溶媒对照。每周两次触诊小鼠是否有乳腺肿瘤。HER2.rtTA公司。PIK3CA公司+免疫荧光法检测到缺乏人类HER2或HA-PI3K表达的DOX肿瘤被排除在分析之外*P（P）= 0.0012; **P（P）<0.0001，对数秩检验。(B类)乳腺MMTV-rtTA电视小鼠（对照）或来自HER2型+PIK3CA公司,PIK3CA公司，或HER2型小鼠在液氮中快速冷冻，均质，并在含有Nonidet P-40的裂解缓冲液中进行裂解。用所示抗体对组织裂解物进行免疫印迹分析。β-肌动蛋白作为负荷对照。扫描均来自同一凝胶/薄膜；垂直黑线表示为了清晰起见，从图中删除了一条不相关的车道。(C类)用所示抗体对FFPE肿瘤和肺组织进行IF。（比例尺，50µm）白色箭头表示HER2表达的细胞不能表达HA，而黄色箭头表示HA-表达的细胞无法表达人类HER2。重叠百分比是指包含红色（HA）的绿色像素（HER2）的百分比，反之亦然。(D类)HER2和HA-PI3K染色的重叠百分比从HER2.rtTA公司。PIK3CA公司+使用MetaMorph软件对原发性肿瘤进行DOX。所示数据为平均值±SEM**P（P）<0.01，学生t吨测试。(E类和F类)裸鼠(n个=8–10个/组），用所示基因型的分离肿瘤细胞注入尾静脉。32天后收获肺部。(E类)在整个肺部以50-µm的间隔对H&E切片进行转移评分（每只小鼠13-26个切片**P（P）<0.01，Tukey多重比较测试）。(F类)使用LP2软件量化肺转移面积。所示数据为平均值±SEM(*P（P）< 0.01; **P（P）<0.001，学生t吨测试）。
图2。
图2。
基因表达谱PIK3CA公司和HER2型+PIK3CA公司肿瘤类似于人类乳腺癌的克劳丁-罗亚型。将从指定基因型的小鼠乳腺肿瘤中分离的RNA与Agilent 4×180k小鼠微阵列杂交。通过测定所示基因型肿瘤中相对于其他乳腺癌基因工程小鼠模型上调或下调的所有基因，获得基因签名（错误发现率，0%）。计算UNC337数据集中每个阵列的每个基因特征的平均值(A类)或组合855数据集(B类).
图3。
图3。
EMT和CSC标记的表达在皮克3卡和HER2型+PIK3CA公司肿瘤，而管腔标记物的表达减少。(A类–C类)管腔型乳腺癌标志物的相关基因表达(A类)、EMT标记(B类)，或CSC标记(C类)使用GraphPad PRISM软件（ANOVA）从上述微阵列表达数据中量化P（P）< 0.05). *P（P）< 0.05, **P（P）< 0.01, ***P（P）<0.001，Tukey多重比较试验。(D类)用所示抗体对小鼠乳腺肿瘤裂解物进行免疫印迹分析。
图4。
图4。
PI3K的诱导H1047R型促进乳房球的形成。(A类)使用奥林巴斯CK40显微镜的10倍物镜对哺乳动物进行成像。（比例尺，100µm）(B类)在第13天，使用Gelcount软件对每口井的总乳房体积进行量化。(C类)DOX处理HER2型+PIK3CA公司用20µg/mL曲妥珠单抗、1µM BKM120或联合用药治疗乳腺球。在第12天，使用Gelcount软件对每口井的总乳房体积进行量化。数据表示三个重复井的平均±SD**P（P）<0.01，学生t吨测试。
图5。
图5。
HER2型+皮克3卡肿瘤对曲妥珠单抗耐药，但对曲妥珠单抗+BKM120联合用药有反应。(A类和B类)裸鼠移植了HER2型-表达(A类)或HER2型+PIK3CA公司(B类)从转基因肿瘤中获取的细胞。当肿瘤达到≥200mm时三，小鼠每周接受两次赋形剂或曲妥珠单抗治疗。每周用卡尺测量两次肿瘤。(C类)小鼠移植HER2型+PIK3CA公司将肿瘤随机接受载体对照、曲妥珠单抗、BKM120或其组合。每个数据点代表平均肿瘤体积（mm）三±扫描电镜。P（P）值由Student计算t吨测试*，相对于车辆控制；#，相对于BKM120。(D类)在研究终点，HER2型+PIK3CA公司肿瘤来自C类收集并在含有Nonide P-40的裂解缓冲液中进行裂解。用指示的抗体对裂解液进行检测。β-肌动蛋白作为负荷对照。
图6。
图6。
HER2型+PIK3CA公司肿瘤对HER2的双重阻断具有抵抗力。(A类)已建立的小鼠HER2型+PIK3CA公司将肿瘤移植患者随机分为对照组、BKM120、曲妥珠单抗+拉帕替尼±BKM120（T+L±B）或曲妥珠单抗+佩图单抗±BKM12（T+P±B），如SI材料和方法.每个数据点表示平均肿瘤体积，单位为mm三±扫描电镜。P（P）值由Student计算t吨测试**或***，相对于车辆控制；#，相对于BKM120。(B类)在研究终点收获的肿瘤裂解物用指示的抗体进行探测。β-肌动蛋白作为负荷对照。
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