HER2异构体图谱揭示HER2蛋白异质性和ADC耐药机制

HER2异构体全景图谱，为重新定义分型与破解ADC耐药提供新思路。

乳腺癌是全球女性最常见的恶性肿瘤之一，其高度异质性的生物学行为一直是临床治疗与基础研究的焦点。人表皮生长因子受体 2（HER2）作为关键的驱动基因，约在20%的乳腺癌患者中过表达 [1]，是靶向治疗的重要靶点。尽管以曲妥珠单抗、酪氨酸激酶抑制剂（TKIs）及抗体偶联药物（ACD）为代表的HER2靶向治疗显著改善了患者预后，但耐药问题——尤其是在转移性乳腺癌中仍然普遍存在。传统的耐药机制研究多聚焦于HER2突变、旁路信号激活、免疫逃逸及肿瘤微环境等因素，而对HER2基因通过可变剪接产生的多种蛋白异构体的潜在作用了解有限。

在2025年的欧洲肿瘤内科学会（ESMO）大会上，乳腺癌领域的研究继续向精准与深度的方向迈进。其中，来自巴西和加拿大联合团队的研究“

Comprehensive HER2 Isoform Expression Analysis Reveals Subgroup Specific Profiles and Implications for ADC Resistance

研究方法

研究团队通过长读长RNA测序技术对26个肿瘤样本和4个正常乳腺样本进行分析。结合HMMER、DeepTMHMM、DeepLoc和AlphaFold2等生物信息学工具，对鉴定出的异构体进行蛋白结构域预测、亚细胞定位及曲妥珠单抗结合位点分析。并且，研究整合了来自癌症基因组图谱（TCGA）的561例原发性乳腺癌的RNA测序数据及其临床分型信息，并对癌症细胞系百科全书（CCLE）中的50个乳腺癌细胞系进行了表达与药物敏感性关联分析。此外，通过SK-BR-3和BT-474细胞系中诱导构建T-DM1耐药模型，动态观察了耐药演化过程中的异构体表达变化。所有计算分析结果均尝试与临床蛋白质组学肿瘤分析联盟（CPTAC）的质谱数据相关联，以增加发现的生物学可信度。

研究结果

HER2异构体的多样性

研究人员通过长读长测序技术共鉴定出90种HER2编码异构体，其中77种为首次报道。可变剪接作用于23个经典外显子，从而产生多种结构变异。根据蛋白域完整性、细胞定位和曲妥珠单抗结合能力等特征划，这些异构体被分为13个功能组。58%的异构体定位于细胞膜，但多个重要异构体缺乏曲妥珠单抗结构域或免疫组化检测（IHC）表位，这可能影响检测结果和治疗反应。

此外，研究还对两个已知与耐药相关的异构体家族——Δ16HER2和p95HER2，进行了深入探索。研究发现，Δ16HER2是包含了9种不同亚型的异构体（其中8种是新发现），并且存在额外的剪切复杂性。同样，p95HER2也鉴定出8种异构体；尽管存在截短现象，但异构体间仍存在显著差异；这提示即使在同一异构体内部也存在高度异质性。

HER2异构体表达与乳腺癌亚型的关联

基于TCGA队列的561例肿瘤样本分析显示，90%的HER2异构体在患者样本中表达（TPM≥1）。异构体表达水平呈现HER2-high > HER2-low > HER2-zero的梯度趋势，且这一规律在HR+和HR-肿瘤中均保持一致。

图1

然而，研究团队发现传统分型内部存在显著异质性。无监督聚类分析结果显示，每个传统HER2分类组内均可进一步划分为三个具有独特的异构体表达模式的亚群（Z1-Z3、L1-L3、H1-H3）：缺乏曲妥珠单抗结合位点的ISO 5和ISO 9类异构体在Z1、L1和H3亚群中富集，这些亚群可能治疗反应不佳；相反，保留完整结合位点的ISO 1和ISO 7类异构体则富集在H1、L2和Z3亚群中，提示这些患者可能对治疗有更佳的反应。HER2低表达亚群存在异质性，其中部分亚群如L3呈现出HER2高表达特征，另一些亚群如L1则接近HER2零表达水平，这一发现为临床上观察到的HER2低表达患者对ADC治疗反应的差异提供了分子基础。在HER2高表达组中，尽管IHC/FISH检测结果显示HER2高表达，但约占26%患者总数的H3亚群的临床相关亚型（ISO 1-4类异构体）表达水平却显著降低，这可能是导致原发性耐药的重要原因。此外，研究团队还发现与HR+肿瘤相比，HR-肿瘤表现出更高的异构体变异程度和选择性。

图2

HER2异构体表达和ADC敏感性的关联

细胞系分析显示，对ADC敏感的细胞系表现为ISO 1-4类异构体（具有曲妥珠单抗结合能力）与ISO 5-13类异构体之间的平衡表达。在细胞系散点图中，敏感细胞系主要分布在表示平衡表达的对角线区域。相反，耐药细胞系（如UACC-812、JIMT-1、ZR-75-1等）表现出表达模式的偏移，ISO 5-13类异构体表达相对增加。ISO 1（膜定位，具有曲妥珠单抗结合能力）、ISO 6和ISO 12在ADC敏感细胞系中显著富集。此外，某些耐药情况与异构体表达平衡无关，例如BT-474细胞中观察到的SLX4突变导致的耐药。这些发现表明有效的ADC反应应答不仅需要足够的HER2总表达量，还需要特定的异构体表达特征。异构体表达的失衡或基因突变都可能影响ADC的治疗效果。

图3

耐药模型中的异构体表达变化

在T-DM1耐药模型中，，观察到明显的异构体表达改变。与敏感细胞相比，T-DM1耐药的SK-BR-3和BT-474细胞中总HER2表达水平显著降低。大多数异构体，包括ISO 1-4类（具有曲妥珠单抗结合能力且膜定位的异构体）在耐药细胞中表达显著降低。与此同时，耐药的SK-BR-3细胞中ISO 5和ISO 9的表达增加，这两类异构体缺乏曲妥珠单抗结合位点但保留信号传导活性。这种表达模式的变化表明，对T-DM1的耐药可能与药物可靶向异构体向保留致癌信号活性的异构体转变有关。

图4

总结与展望

本研究通过系统性异构体分析，将已知的HER2编码异构体从13种扩展至90种，并证实异构体表达模式能够定义具有不同生物学特征的乳腺癌亚群，未来通过进一步研究探索或将重新定义传统HER2分类标准。研究结果还表明，ADC敏感性与特定的异构体表达特征相关，而耐药则与药物可靶向异构体的下调和信号活性异构体的上调有关。

这些发现对未来研究和临床实践具有重要启示。首先，研究结果挑战了现有的HER2检测标准，提示需要开发能够定量关键功能性异构体的新型诊断方法，以实现更精准的患者分层。其次，异构体表达谱的变化作为一种动态调控的耐药机制，为开发新的治疗策略提供了理论依据。未来需要在更大规模的前瞻性队列研究中验证关键异构体的临床价值，并在临床前模型中进一步阐明异构体功能。

参考文献：

[1]Schlam I, et al. HER2-positive breast cancer and tyrosine kinase inhibitors: the time is now. NPJ Breast Cancer. 2021;7(1):56.

[2]Dos Anjos CH， et al. Comprehensive HER2 isoform expression analysis reveals subgroup-specific profiles and implications for ADC resistance. 2025 ESMO 262eP.

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审批编号：CN-172821 有效期至：2026-11-24

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