《TrAC Trends in Analytical Chemistry》：From pathogen surveillance to tumor evolution monitoring: Integrated molecular surveillance platforms for endocrine resistance in breast cancer
编辑推荐：
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病原体监测工具现在能够实时追踪肿瘤的演变。
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ESR1基因的热点突变会导致获得性内分泌抵抗。
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病毒感染和微生物失调会降低治疗效果。
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连续的ctDNA监测可以在影像学检查前数月就检测出抗药性。
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CRISPR生物传感器可以实现
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病原体监测工具现在能够实时追踪肿瘤的演变。
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ESR1基因的热点突变会导致获得性内分泌抵抗。
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病毒感染和微生物失调会降低治疗效果。
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连续的ctDNA监测可以在影像学检查前数月就检测出抗药性。
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CRISPR生物传感器可以实现快速的床旁变异分析。
引言
为全球病原体监测设计的分析方法，如高通量数字核酸扩增、现场可用的等温传感和CRISPR-Cas分子诊断，正在快速改变临床肿瘤学[1]。这些分析方法最初是为了从复杂的、抑制性的生物基质（如废水、唾液和未纯化的血清）中分离和定量低拷贝数的病原体基因组而开发的，现在被应用于液体活检中的动态肿瘤演变追踪。激素受体阳性（HR+）、人表皮生长因子受体2阴性（HER2-）乳腺癌占全球所有乳腺癌诊断的约65%至70%[2, 3]。尽管靶向内分泌疗法（主要是抑制外周雌激素产生的芳香化酶抑制剂（AIs）是系统治疗的基石，但获得性治疗抵抗仍然是长期临床疗效的主要障碍[4, 5, 6]。
在分子层面，获得性内分泌抵抗主要由雌激素受体1（ESR1）和PGR基因的体细胞突变驱动，这两个基因分别编码雌激素受体α（ERα）转录因子和孕酮受体（PR）[7]。尽管PGR的变异可能会影响孕酮依赖的信号传导和激素响应的肿瘤生物学特性，但其作为获得性内分泌抵抗直接驱动因素的作用不如ESR1突变那么明确。因此，本综述主要关注ESR1，因为其与芳香化酶抑制剂获得性抵抗的关联以及在循环肿瘤DNA中检测突变的临床效用更为清楚[4]。
在激素依赖条件下，17β-雌二醇与ERα的配体结合域（LBD）结合，诱导第12螺旋（H12）发生构象变化，稳定激活功能2（AF-2）结构域，促进受体二聚化，并触发核转位以激活目标雌激素反应元件（EREs）[8]。长期使用芳香化酶抑制剂会对肿瘤群体施加强大的进化压力，促使携带LBD内激活突变的亚克隆细胞选择性扩增。关键的热点突变包括p.Y537S、p.Y537N、p.Y537C、p.D538G、p.E380Q和p.L536R，这些突变会改变H12的结构，使受体处于一种与配体存在无关的持续激活的激动剂状态[5, 9]。因此，尽管全身雌激素耗尽，肿瘤细胞仍会继续增殖，使得持续使用芳香化酶抑制剂的治疗在临床上无效[10]。
传统的组织活检在结构上不适合追踪这一动态进化过程。在转移部位重复进行侵入性组织活检在临床上负担沉重，操作难度大，并且由于空间采样偏差而受到限制，因为单次活检无法捕捉到全身转移部位的病变间和病变内的基因组异质性。相比之下，由死亡肿瘤细胞释放到血液中的循环肿瘤DNA（ctDNA）提供了一种微创的替代方案，能够整合来自多个解剖病变的分子信号[10]。
从静态的组织采样转向动态的液体活检监测需要分析平台，能够在野生型基因组DNA的强烈背景中分辨率出低于1.0%或0.1%的亚克隆变异等位基因频率（VAFs）[11]。纵向监测协议通常在常规临床间隔（每2到3个月）收集血浆样本，利用高灵敏度的分子检测方法，在临床或影像学疾病进展之前识别出上升的ESR1突变或共存的抗药性变异。捕捉这些早期分子变化可以为临床医生提供主动转换治疗方案的机会，例如从芳香化酶抑制剂转向新型的选择性雌激素受体降解剂（SERD），从而在宏观转移发生之前延长疾病控制时间[12]。图1展示了从群体层面的病原体监测到通过液体活检在HR+/HER2-乳腺癌患者中进行的肿瘤监测的分析框架的适应性调整。
部分摘要
人巨细胞病毒引起的靶标抑制
人巨细胞病毒（HCMV），即人类疱疹病毒5型，是一种属于疱疹病毒科的双链DNA病毒[13]。HCMV具有一个复杂的230 kb基因组，包含超过170个开放阅读框，可以通过代谢重组和形态学操控逃避免疫监视[14]。HCMV感染管腔上皮细胞、内皮细胞、间质成纤维细胞和浸润的单核细胞，这些都是乳腺微环境的关键组成部分[15]。
雌激素代谢组与全身激素循环
人类胃肠道拥有一种复杂的微生物生态系统，包含超过100万亿微生物，这些微生物与宿主生理、全身免疫和药物代谢相互作用[31]。编码能够代谢雌激素的酶的肠道微生物群的基因组总集被称为雌激素代谢组[32]。其中最重要的酶类是细菌产生的β-葡萄糖醛酸酶和β-葡萄糖苷酶，这些酶由拟杆菌门中的特定共生菌属产生
配体结合域突变与持续激活
虽然病毒病原体和微生物失调会导致非基因组靶标抑制和代谢抵抗，但宿主基因组的体细胞突变是获得性内分泌抵抗的主要基因组机制。芳香化酶抑制剂引起的长期雌激素剥夺在肿瘤微环境中创造选择性压力，有利于携带ESR1体细胞突变的亚克隆细胞的生长[47]。这些突变主要聚集在ERα的LBD区域
结论
将高度敏感的分析方法从全球病原体监测 interdisciplinaryly 转移到临床肿瘤学，确立了液体活检作为精确癌症监测的基本范式。这一转变的临床应用体现在前瞻性III期临床试验中，例如PADA-1和SERENA-6，这些试验表明，连续追踪ctDNA动态比传统影像学检查可以提前6至7.6个月发现抗药性[4]。
CRediT作者贡献声明
崔永佳：撰写——初稿。张东尼：可视化、研究。卢文平：验证、监督、概念构思。
本手稿尚未在其他地方发表，目前也没有考虑在其他期刊上发表。
所有作者都已阅读并批准了最终版本的稿件以供提交。
作者声明与本研究无关的利益冲突。
资助
本研究得到了国家自然科学基金（81973839, 82405374）和中国医学科学院科技创新项目（CI2026A01812）的资助。
本手稿尚未在其他地方发表，目前也没有考虑在其他期刊上发表。
所有作者都已阅读并批准了最终版本的稿件以供提交。
作者声明与本研究无关的利益冲突。
崔永佳 | 张东尼 | 卢文平
