激素受体阳性/人表皮生长因子受体2阴性（HR+/HER2-）是乳腺癌（BC）最常见的分子亚型，但这些患者往往面临耐药问题，尤其是在晚期乳腺癌（mBC）中。一项发表于Scientific reports（IF=3.9）的研究基于细胞周期相关基因，构建并验证了一个针对HR+/HER2- BC患者的预后标志评估模型（HBPS）。研究结果显示，高HBPS评分患者的预后显著更差，且与免疫抑制性肿瘤微环境、KRAS和IL2-STAT5信号通路下调以及特定基因（CDKN2C）缺陷导致的肿瘤侵袭性增强相关。这些发现为HR+/HER2- BC的个性化治疗和耐药机制提供了新的见解。据此，本文特将相关内容整理如下，以飨读者。

在乳腺癌中，超过2/3被归类为HR+/HER2-亚型。内分泌治疗是HR+/HER2- BC患者的重要治疗方法。然而，约25%-50%的患者因原发性耐药对内分泌治疗反应不佳，即使原本对内分泌治疗敏感，随着时间的推移，获得性耐药不可避免。细胞周期蛋白依赖性激酶4和6抑制剂（CDK4/6i）通过阻滞肿瘤细胞周期，抑制癌细胞的分裂和增殖，其与内分泌治疗的联合方案也被推荐为HR+/HER2- mBC晚期乳腺癌的初始治疗选择。尽管CDK4/6i联合治疗为患者带来疗效获益，但原发性和获得性耐药仍会限制其疗效。

许多研究致力于阐明与CDK4/6i相关的耐药机制。其中一种已识别的耐药机制似乎涉及细胞周期相关基因轴的激活。尽管有这些见解，但导致细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）抑制剂耐药及其对预后影响的机制仍不清楚。此外，由于肿瘤异质性，如何精准识别能从CDK4/6i中获益的HR+/HER2- BC患者目前仍是临床挑战。尽管细胞周期因子已被用于开发多种癌症类型的预后模型，包括结肠癌、膀胱癌和肺腺癌，但其在HR+/HER2- BC中的预后预测价值仍不确定。

基于以上挑战，本研究利用来自癌症基因组图谱（TCGA）和高通量基因表达数据库（GEO）的综合数据，开发并验证了一个HBPS，并深入分析了HBPS评分与生物学特征之间的复杂关联。

数据来源方面，研究将来自TCGA数据集的421例HR+/HER2- BC患者作为训练集。验证集包括来自GSE96058数据集的2236例患者和METABRIC数据集的1369例患者。HR+/HER2- BC患者的核糖核酸（RNA）测序、全外显子测序和临床数据均从TCGA数据库和UCSC Xena数据库获取。此外，来自已发表文献的1874个细胞周期相关基因被纳入分析。药物敏感性数据——半数抑制浓度（IC50）及基因表达谱则来源于GDSC数据库中51个BC细胞系的数据。

在模型的构建和分析中，研究首先利用R语言Limma包识别肿瘤和正常组织间的差异表达细胞周期相关基因。随后，通过单变量Cox回归分析筛选出与总生存期（OS）显著相关的预后因子（P<0.01），并进一步进行多变量Cox分析以计算回归系数，从而构建HBPS评分。根据HBPS评分中位数将患者分为高风险和低风险组，并使用R语言SurvMINER包分析两组间的预后差异。受试者工作特征曲线（ROC）、曲线下面积（AUC）和一致性指数（C-index）则通过R语言timeROC包和Survival包计算，以评估模型的预测准确性。研究还基于多变量分析结果开发了预后列线图，并使用校准曲线和C-index对其预测性能进行评估。

生物学机制分析方面，研究利用R语言GSVA包进行单样本基因集富集分析（ssGSEA），计算50个Hallmark通路的标准化富集分数（NES）。通过Spearman相关分析识别与HBPS评分显著相关的Hallmark通路（P≤0.05）。此外，使用R语言clusterProfiler包进行基因本体生物过程（GOBP）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析。免疫细胞浸润水平则通过CIBERSORT和ESTIMATE算法计算，并比较两组间的免疫微环境差异。

体外实验部分，研究获取BC组织芯片（TMA）进行多重荧光免疫组化（mIHC）染色，分析CDKN2C和CD8的表达及其相关性。体外细胞功能实验评估了CDKN2C过表达对HR+/HER2- BC细胞增殖、细胞周期、迁移和侵袭能力的影响。

本研究首先在TCGA数据集中比较了乳腺肿瘤和正常组织，结果显示，共鉴定出4400个差异表达基因（DEGs），其中有469个细胞周期相关基因，包括301个上调基因和168个下调基因。

HBPS的构建与验证：

研究进一步分析了这469个差异表达基因与TCGA训练集中患者生存期的关联，鉴定出3个与HR+/HER2- BC的OS显著相关的基因：CDKN2C、BRINP1和SYCP2。差异表达分析表明，BRINP1和CDKN2C在肿瘤组织中表达下调，而SYCP2在肿瘤组织中表达上调。CDKN2C表达（风险比=0.41，95%CI:0.21–0.80）和BRINP1表达（HR=0.40，95%CI:0.21–0.79）与更好的OS相关，而SYCP2表达（HR=2.62，95%CI:1.31–5.25）与更差的OS相关。

随后，基于这三个基因的多变量Cox回归分析构建了一个三基因的HBPS，其风险评分计算公式为：HBPS Score_os=(CDKN2C表达)x(-0.7356)+(BRINP1表达)x(-0.5094)+(SYCP2表达)x0.19421。根据HBPS评分中位数，TCGA训练集患者被分为高评分、低评分组。

生存分析显示，高HBPS评分患者的OS显著劣于低评分组（HR=4.02，95%CI:1.93–8.35，P<0.001）。在调整年龄和PR状态后，HBPS评分仍是独立的预后因素（HR=3.57，95%CI:1.70–7.50，P<0.001）。时间依赖性的ROC分析显示，HBPS评分在3年和5年的AUC分别为0.733（95%CI:0.619–0.847）和0.793（95%CI:0.704–0.883）。与TNM分期相比，HBPS评分在5年时的AUC存在显著差异（P=0.001），但在3年时无显著差异（P=0.301）。

在GSE96058和METABRIC两个独立的验证数据集中，HBPS评分同样显示出高评分患者预后显著更差的结果（P<0.001），进一步证实了其反映预后的能力。

预后列线图的建立：

为便于临床应用，研究将TCGA训练集中的临床特征和HBPS评分整合，构建了一个预后列线图。该列线图在OS预测中的C-index为0.81，表明其具有较好的预测性能。校准曲线进一步证实了该列线图在预测1年、3年和5年OS方面与实际观察结果具有良好的一致性。

HBPS风险组的临床特征比较：

对TCGA数据集中HBPS评分与临床特征的关联分析显示，HBPS评分在年龄、绝经状态和同源重组修复缺陷（HRD）评分方面存在明显差异。具体而言，年龄大于50岁、绝经后和HRD阴性患者的HBPS评分更高。

HBPS评分与生物学特征的关联：

Spearman相关分析显示，HBPS评分与更广泛的生物学过程相关。高HBPS评分组与HALLMARK_KRAS_SIGNALING_DN和HALLMARK_IL2-STAT5信号通路呈负相关。GSEA分析进一步揭示，高HBPS评分患者的多种关键免疫相关通路显著下调，包括趋化因子信号通路（NES=-1.671，P<0.001）、JAK-STAT信号通路（NES=-1.486，P=0.001）、细胞趋化（NES=-1.822，P<0.001）、白细胞介素-6产生（NES=-1.783，P<0.001）和T细胞活化（NES=-1.739，P<0.001）。

免疫微环境分析结果显示，低HBPS评分与初始B细胞、CD8 T细胞、γ-δ T细胞、活化NK细胞和M1巨噬细胞浸润水平显著升高相关。相反，高HBPS评分与静息CD4 T细胞、滤泡辅助T细胞、单核细胞、M0巨噬细胞和静息肥大细胞浸润水平显著升高相关。此外，高HBPS评分组表现出更高的肿瘤纯度和更强的免疫抑制状态，例如CD40LG、PDCD1和SIRPA等检查点基因的表达水平显著降低。

探索性药物敏感性分析显示，HBPS高评分组对凋亡抑制蛋白（IAP）拮抗剂AZD5582的敏感性增加，而对其他9种药物的敏感性降低。在转移性尿路上皮癌队列中，对程序性死亡受体配体-1（PD-L1）抑制剂治疗无反应的患者通常具有更高的HBPS评分，这与高HBPS评分组观察到的免疫抑制特征一致。

CDKN2C的表达与细胞功能验证：

为进一步探究HBPS评分相关基因的临床价值，研究分析了CDKN2C在肿瘤和癌旁组织中的表达。结果显示，CDKN2C在HR+/HER2-肿瘤中的表达低于非HR+/HER2-肿瘤和癌旁组织（P≤0.05）。体外实验表明，过表达CDKN2C显著抑制MCF-7和T47D细胞增殖，并诱导G2/M期阻滞。此外，CDKN2C过表达显著抑制了细胞迁移和侵袭。研究还发现，CDKN2C阳性肿瘤细胞与CD8+ T细胞呈正相关。综上所述，CDKN2C缺陷与形成冷肿瘤免疫微环境和增强的HR+/HER2- BC细胞侵袭性相关。

本研究构建了一个基于细胞周期相关基因的HBPS，并在TCGA数据集以及两个独立的验证数据集中得到了验证。结果表明，高HBPS评分的患者往往预后更差。与低HBPS评分组相比，高评分组在HALLMARK_KRAS_SIGNALING_DN、HALLMARK_IL2_STAT5_SIGNALING以及其他免疫调节通路中表现出显著下调。此外，高HBPS评分组还表现出更高的肿瘤纯度和更强的免疫抑制性肿瘤微环境。多重免疫组织化学（mIHC）染色结果显示，CDKN2C+肿瘤细胞与CD8+ T细胞呈正相关。体外实验进一步揭示，CDKN2C过表达可导致细胞系增殖和侵袭性降低。

本研究观察到高HBPS评分患者的HALLMARK_KRAS_SIGNALING_DN基因集下调，已知KRAS通路的激活通过MAPK和PI3K等下游信号通路促进细胞存活和增殖，这可能也是CDK4/6i耐药的机制之一，并在免疫抑制性肿瘤微环境的形成中发挥重要作用。这些观察结果支持了高HBPS评分患者预后较差的结论。

同时，研究还注意到低HBPS评分患者的免疫调节通路（如IL-2-STAT5和JAK-STAT通路）上调。既往研究表明，IL-2通过激活STAT5信号通路调节PD-1基因表达，并增强CD8+ T细胞对表达PD-1阳性细胞的敏感性，可能提高T细胞对肿瘤细胞的杀伤作用。

此外，研究发现低HBPS评分与CD8+免疫细胞浸润水平升高和免疫检查点表达增加呈正相关。体外实验也证实，HBPS中的CDKN2C基因过表达与CD8+ T细胞呈正相关并降低肿瘤侵袭性，这些发现可能解释了低评分组患者临床预后改善的原因。值得注意的是，高评分组中有三个Hallmark通路显著上调：HALLMARK_ESTROGEN_RESPONSE_EARLY、HALLMARK_PROTEIN_SECRETION和HALLMARK_ESTROGEN_RESPONSE_LATE。既往研究指出，HALLMARK_ESTROGEN_RESPONSE_LATE在对免疫治疗有反应的黑色素瘤患者中显著下调。这提示高HBPS评分组可能导致免疫治疗的疗效降低，并与转移性尿路上皮癌队列中观察到的免疫治疗反应差异一致。

构成HBPS的三个基因，CDKN2C、BRINP1和SYCP2，均参与细胞周期活动，并可能影响肿瘤微环境和侵袭性。研究发现CDKN2C缺陷与形成冷肿瘤免疫微环境和增强的HR+/HER2- BC细胞侵袭性相关。BRINP1基因编码一种通过负向调节G1期到S期转变来抑制细胞增殖的蛋白，并参与非经典细胞凋亡。SYCP2基因编码突触复合体的主要组分，可能结合支架附着区DNA，其过表达与BC预后不良相关，并参与DNA甲基化和免疫浸润通路。本研究中SYCP2表达增加与风险评分呈正相关。在HR+/HER2- BC患者中，CDKN2C、BRINP1和SYCP2基因的突变率很低（约1.9%），其差异表达水平可能归因于表观遗传异质性或特定信号通路的调节。

综上所述，本研究构建了一个基于细胞周期相关基因的HR+/HER2- BC有效预后标志评估模型。两组间广泛的生物学差异揭示了导致预后差异的潜在因素。这些发现不仅有助于更好地理解HR+/HER2- BC，也为个体化用药和解决耐药问题提供了新的方向。

参考文献：

1.Liu Y, et al. A prognostic signature for hormone receptor-positive, human epidermal growth factor receptor 2-negative breast cancer. Sci Rep. 2025 Jul 22;15(1):26617.