分子影像技術導引乳腺癌精準診療
——訪廈門大學附屬翔安醫院執行院長張國君教授

文圖/《中國醫藥導報》主筆潘鋒 記者 張浩臣

乳腺癌嚴重威脅女性健康，是女性最常見的惡性腫瘤之一。4 月15 日“第27 屆全國腫瘤防治宣傳周啟動儀式暨早癌防治大型專家義診”在廈門大學附屬翔安醫院舉行，活動期間廈門大學附屬翔安醫院執行院長張國君教授接受了采訪。張國君教授說，在科技部“973”子課題、國家自然科學基金重大研究計劃等的支持下，借助分子影像技術其團隊對乳腺癌發生發展和轉移機制、細胞周期可視化監測、抗癌藥物評價體系、熒光手術導航等進行了創新性研究，研究成果涵蓋從基礎研究到臨床實踐，對乳腺癌的精準診療產生了積極的影響，推動了學科發展和人才培養，相關技術方案也可為其他惡性腫瘤的研究提供借鑒。

乳腺癌死亡率未得到明顯改善

張國君教授首先介紹說，世界衛生組織國際癌癥研究機構(IARC)發布的2020 年全球最新癌癥負擔數據顯示，乳腺癌年新發病例高達226 萬并且每年約有68 萬例患者死于乳腺癌，與大多數國家一樣乳腺癌位居中國女性惡性腫瘤發病首位。近年來由于母乳喂養率低、生育率下降等生活方式改變和女性生育模式的特殊性等原因，我國乳腺癌發病率逐年升高，增長速度是全球的2 倍多，我國女性乳腺癌發病高峰多出現在45～55 歲之間，呈現發病年輕化趨勢。2008年，IARC 統計乳腺癌中國年新發病例數和年死亡數分別約占全球的12.2%和9.6%，但2020 年IARC最新報告顯示上述數據分別上升至18.4%和17.2%，我國乳腺癌防控形勢依然嚴峻。

張國君教授主持學術報告會

張國君教授指出，我國乳腺癌死亡率沒有得到明顯改善，造成這種狀況的主要原因有三個方面：一是乳腺癌的發病原因尚不完全明確，導致靶向治療受限。國內外研究發現乳腺癌發病涉及生殖相關因素、遺傳因素、飲食因素、乳腺疾病史等，基因分子水平研究發現與乳腺癌相關的基因和細胞因子也很多，如HER2、BRCAL1、雌激素、孕激素、MMP、c-myc、Notch等，但其上下游傳導、控制通路以及相互之間的交互影響尚未明確，這也給靶向治療帶來了困難和難以預測性。

二是藥物療效評價方法存在缺陷。一方面，乳腺癌新輔助化療可術前控制病灶，消滅亞臨床病灶并使原先判定的不可手術變為可手術。正確評估新輔助化療療效，及早發現局部復發和遠處轉移病灶，及時調整新輔助化療方案有助改善患者生存。目前臨床上常規的做法是通過測量腫瘤病灶的大小來評價抗腫瘤藥物療效，如使用游標卡尺的直接測量和應用CT、MRI、超聲、X 線等影像學技術，通過RECIST1.1 標準來測量病灶最大直徑的變化作為療效判斷的指標。但上述評價方法需要等到病灶大小變化明顯時才可以判定，具有一定的滯后性，會使部分患者錯過最佳手術時機。

另一方面，腫瘤生物學標志物因其在分子水平更敏感，能更早期顯示腫瘤變化，因此其在評價新輔助化療療效中的作用也越來越受到重視。例如構建并監測細胞周期和上皮間質轉化(EMT)報告基因可動態監測靶向藥物療效，但是既往分析細胞周期多采用有創性檢測，即獲取細胞后顯微鏡下觀察細胞的形態或將細胞固定染色后用流式細胞儀檢測DNA 含量，分析細胞在各個細胞周期的分布狀態，也可裂解細胞后提取蛋白，檢測相關細胞周期蛋白的表達，而這些常規方法無法在小動物水平實時、動態觀察細胞周期的變化。在EMT方面，一般是通過顯微鏡下觀察細胞形態變化、Transwell 遷移、浸潤實驗、EMT 相關蛋白水平變化等來研究EMT 的過程，而這些方法僅局限于細胞水平且需要有創獲得或進行細胞裂解。

三是精準外科治療處于探索階段，尚未出現有效手段致使術后復發率較高。常規的鉬靶、B 超、MRI 等影像學診斷方法只能提供腫瘤病灶大小、形狀、位置等靜態信息而不能分析其內在基因分子改變，在診斷上具有滯后性。在手術治療方面傳統的腋窩淋巴結清掃術會導致患者上肢水腫，嚴重影響患肢的功能；保乳手術多憑借外科醫生的臨床經驗，采用“眼看、手摸”的方式，無法精準評估安全切緣，也無法感知細小病灶，這些都是造成乳腺癌復發率和二次手術率高的直接原因。

可視化技術指導優化藥物治療方案

張國君教授介紹，近年來新興的分子影像技術發展迅速，分子影像技術著眼于基因、分子、蛋白質異常所導致的初始變化，對疾病具有早發現早診斷的潛在優勢；同時分子影像技術能夠對同一個體進行實時連續的觀察，監測疾病進展和診療過程中的基因、分子、蛋白質水平變化，可以在解剖學信息發生改變之前對治療效果進行評估，及時指導調整治療方案。分子影像技術的另一個重要用途是通過借助快速、高靈敏、高分辨率的成像設備與高特異性、高親和力的分子影像探針，以非侵入影像手段顯示組織水平、細胞水平和亞細胞水平的特定分子，實現細胞與分子水平的腫瘤成像。分子影像技術具有實時在體、動態顯像、安全性高、分辨率高、無放射性等優點，能對微小腫瘤精準顯影從而實現腫瘤邊緣與位置的精準判定。

利用分子影像技術，在可視化藥物療效評價方面張國君教授團隊采用融合蛋白技術和生物發光成像手段構建的一系列光學分子影像報告基因，可在細胞和小動物水平上無創、動態、可視化監測細胞周期的不同期別(G1、S、M、G2)的進展，已成功用于靶向細胞周期抗癌藥物的療效評估與監測。研究人員建立了可視化實時細胞周期報告系統，通過構建系列融合Cyclins全長蛋白和熒光素酶的生物發光報告基因，實現了可視化細胞周期進展的不同時相。應用這些報告系統可在細胞和小動物水平對常用的細胞周期特異抗腫瘤藥物如紫杉醇、多西紫杉醇、HCPT、Palbociclib 等進行了療效評價和劑量等的優化。

在此基礎上研究人員進一步研究了融合cyclin A2 基因全長的表達蛋白cyclin A2-luc 報告基因，體外實驗證明該融合蛋白通過泛素化依賴性途徑降解并呈細胞周期依賴性變化，其熒光強度即表達水平在細胞周期DNA 合成期S期達到頂峰，隨后在G2和M 期衰減，因此可用于監測S 期特異性抗腫瘤藥物如10-Hydroxy Camptothecin 和5-FU 的作用效果。該報告基因不僅能夠可視化細胞周期進展，而且在篩選針對S 期抗腫瘤藥物等方面也發揮了重要作用。研究團隊還構建了監測EMT 分子標志物miR-200c 的報告基因，可在體監測miR-200c 的表達水平變化并形成了可視化乳腺癌細胞株和小動物乳腺癌發生與轉移模型，可示蹤腫瘤的發生、生長、浸潤和轉移，為篩選抑制腫瘤浸潤轉移藥物提供了一個有效的平臺。上述研究建立的可視化細胞周期和EMT 進程監測模型，通過監測細胞周期各時相和EMT 進程各階段的分子標志物變化，有助于了解靶向藥物的藥效和代謝情況，從而實時調整用藥策略并達到個體化治療的效果。

分子探針指導精準外科

張國君教授說，前哨淋巴結是乳腺癌發生淋巴結轉移必經的第一站或第一組淋巴結，前哨淋巴結活檢是腋窩淋巴結手術和分期評估的基礎，目前已取代傳統的腋窩淋巴結清掃術成為臨床腋窩淋巴結陰性早期乳腺癌患者的標準腋窩處理模式，前哨淋巴結的準確定位對乳腺癌患者的精準分期、預后及治療至關重要。研究團隊成功將近紅外熒光示蹤新技術用于術中前哨淋巴結活檢與判定、微小腫瘤識別和保乳手術安全切緣評估。

張國君教授介紹，傳統用于術中檢測前哨淋巴結的示蹤劑有藍染料和放射性核素，但兩者均有較大的局限性。藍染料檢出率較低，假陰性率高，學習曲線長，手術難度較大并可能導致局部組織壞死；放射性核素存在置放存儲使用復雜，術中檢測儀器昂貴等問題。研究人員利用自主研發的手術導航系統在國內率先將近紅外熒光染料吲哚菁綠(ICG)應用于乳腺癌前哨淋巴結活檢，成功為22 例乳腺癌患者施行了光學分子影像技術指引下的前哨淋巴結活檢，術后病理證實ICG 對前哨淋巴結檢出率達到100%，提示該技術具有可行性和臨床應用前景。為比較ICG與臨床應用廣泛的藍染料對乳腺癌前哨淋巴結活檢的優劣，課題組與解放軍總醫院、弋磯山醫院開展了多中心合作前瞻性隨機對照臨床試驗，結果發現ICG 對乳腺癌前哨淋巴結的檢出率達到99%，而亞甲藍組檢出率只有91.92%，假陰性率低于藍染料組，證實該技術優于傳統檢測技術。這一技術在北京大學人民醫院、廈門大學附屬翔安醫院等多家醫療機構得到推廣應用，其前哨淋巴結檢出率均不同程度地高于美藍，不僅假陰性率更低，可視性更好，操作相對簡單，縮短了學習曲線，而且在安全性方面未發現急性或慢性過敏反應，只有少于10%的患者出現一過性皮膚色素沉著。這一科學有效實用的方法解決了我國在前哨腋窩淋巴結活檢技術方法上長期存在的技術瓶頸，有利于臨床更加便捷精確地檢測前哨腋窩淋巴結。

張國君教授說，保乳術是早期乳腺癌的標準手術方案，可以獲得更好的美容效果，提高患者術后的生活質量，但目前常用的術中切緣評估方法大多是“眼看、手摸”，精準性不足，容易導致對正常組織的過度切除而影響美容效果，或腫瘤殘留而增加局部復發風險與二次手術率。來自美國乳腺外科學會的研究數據顯示，乳腺癌二次手術率高達20%～55%，如何準確及時判斷切緣狀態是實現“既減少過度切除影響美容效果又減少復發”的關鍵。

張國君教授介紹，合成靶向或特異性分子探針是精準顯示切緣的第一道難關，基質金屬蛋白酶(MMP)在多種腫瘤的進展、侵襲性和轉移中發揮了重要作用，研究團隊以MMP 為靶點成功構建了近紅外熒光分子探針，該探針可以在動物活體水平精準識別原位乳腺癌的腫瘤邊界且在肉眼不可及的情況下提前發現遠處轉移病灶；研究人員還構建了RGD-HBc/ICG、白蛋白-ICG 等近紅外熒光分子探針，發現在動物水平其識別能力和精確度遠高于常規方法，這些成果為未來乳腺癌手術導航和早期診療提供了全新的技術手段。近紅外熒光分子探針在多家醫院開展的保乳手術中得到驗證，探針的安全性、可視性、導引性能良好并可識別出所有的切緣陽性標本，與病理診斷相符，表明近紅外熒光分子探針技術可特異性地識別腫瘤邊緣，有助于手術精準切除，提高保乳手術成功率。

基礎研究為靶向治療指出新方向

張國君教授說，基礎研究是應用研究的前提和基礎，其重要性不言而喻。近年來課題組系統闡述了以Notch3 為中心的信號轉導通路對乳腺癌發生、發展與轉移的作用與分子機制，探明并確定了管腔型乳腺癌中Notch3 信號通路的抑癌角色，為靶向治療指出新的靶向分子和方向。

張國君教授介紹，Notch3 在惡性腫瘤中的作用頗具爭議，在不同腫瘤、同一腫瘤的不同進展階段，不同分子分型的腫瘤中發揮了不同甚至相反的作用，但其在乳腺癌中的作用尚不明確。課題組在細胞水平、小動物水平和人乳腺癌組織標本上對乳腺癌中Notch3 的作用進行了系統扎實的研究，探索了Notch3 在乳腺腫瘤侵襲、遠處轉移和EMT 中的調控機制，探明了Notch3 在乳腺癌中究竟是促癌基因還是抑癌基因的角色。研究人員首先利用臨床基因芯片數據庫，分析了Notch3 的表達與不同分子分型乳腺癌患者預后的相關性，發現在ER 陽性亞組的乳腺癌患者中Notch3 高表達的患者無復發，生存率較高，但在ER 陰性亞組則無明顯的相關性。隨后通過細胞水平實驗和收集的乳腺癌組織標本證實，Notch3 表達與ERα 呈正相關，進一步研究證實在ERα 陽性的乳腺癌細胞中干擾Notch3 可引起ERα 的下調。

張國君教授說，腫瘤轉移是一個十分復雜的過程，近年來的研究表明其關鍵的第一步很可能是腫瘤細胞發生了EMT。研究人員研究了Notch3 的下游調控機制以及對腫瘤轉移的影響，通過細胞水平功能研究證實Notch3 抑制EMT，動物水平研究證實Notch3 可抑制遠處轉移。課題組還分析了除ERα 外的其它調控機制，發現過表達Notch3 可以轉錄上調Hippo/YAP 信號通路上的重要上游調控因子Kibra 的表達，引起YAP 蛋白排出細胞核并磷酸化降解，同時引起YAP 下游靶分子抑制，挽救實驗也證實Notch3 可通過Kibra抑制EMT。團隊還初步探索了Notch3 的上游調控機制，結果發現ID2 通過阻斷E2A 結合在Notch3 啟動子的E-box 上，上調Notch3 的表達，抑制EMT；miR-221/222 通過抑制Notch3 的翻譯下調Notch3 的蛋白水平，促進EMT。上述研究初步確定了Notch3在乳腺癌特別是管腔型乳腺癌中的抑癌角色，部分解決了困擾學術界的關于不同分型乳腺癌中Notch3 作用的爭論，為乳腺癌靶向治療指出了新的方向。

張國君教授最后說，今年是廈門大學建校100 周年，也是廈門大學附屬翔安醫院成立兩周年。憑借著幾十年如一日的鉆研與積累和對腫瘤科學的高度熱愛，以及對閩西南地區老百姓抗癌防癌的義務與責任，兩年來翔安醫院腫瘤診治相關學科引進了多名腫瘤診治領域的知名專家并建立了單病種多學科腫瘤診療團隊，已開展多例疑難重癥腫瘤的復雜手術，綜合實力不斷增強，能夠為患者提供最佳治療方案和爭取最優的治療效果。未來翔安醫院將不斷創新腫瘤防治工作模式，努力建設規范化腫瘤診治中心，提高腫瘤治療質量和安全性，同時一如既往地為大眾傳播正確的抗癌理念，持續提升人民群眾健康水平，為我國腫瘤學科發展和“健康中國”“健康廈門”建設不斷作出新的更大的貢獻。

專家簡介

張國君，教授，主任醫師，博士生導師；國家萬人計劃人才，新世紀百千萬人才工程國家級人選。現任廈門大學附屬翔安醫院執行院長，廈門大學附屬翔安醫院腫瘤診治中心主任，廈門大學附屬翔安醫院乳腺甲狀腺外科主任，廈門市內分泌腫瘤精準診治重點實驗室主任；兼任中國抗癌協會國際醫療交流分會副主任委員，中國生物物理學會分子影像學專業委員會副主任委員，中國中醫藥研究促進會乳腺病專業委員會副主任委員，《Molecular Imaging and Biology》國際副主編等職。