QP1601-02(P2-2) 標題 HER-2/NEU 檢測在乳癌的應用姓名楊淑淨審閱者莊世松主任內容 : 乳癌佔台灣女性十大死因的第四位, 乳癌常和人類上皮生長因子受體家族 (human epidermal growth factor receptor; HER family) 的表現量增加, 或其酪氨酸激酶 (tyrosine kinases) 的活化有關, 這些受體的增加及活化往往導致較差的臨床預後, 因此檢測荷爾蒙接受體以及 HER-2/NEU 過度表現, 以評估乳癌的預後, 可做為臨床上治療的參考 HER-2/NEU 是目前乳癌標靶治療 (targeted therapy) 的主要目標, 標靶治療因其能更精確有選擇性地殺害癌細胞, 合併化學治療 (chemotherapy) 藥物使用後, 有顯著的效果, 成為近年來癌症治療上的新趨勢 一旦確定病患的乳癌細胞有 HER-2/NEU 過度表現, 即可使用對抗 HER-2/NEU 之人類化單株抗體 (humanized monoclonal antibody) 的標靶藥物進行治療 HER 2 基因 HER 2 ( Human E pidermal G rowth Factor R eceptor 2) 第二型人類表皮生長因子接受體, HER-2/NEU 是正常細胞中都會有的基因, 但是在癌細胞裡面, 這個基因會放大表現, 製造過多的蛋白, 導致在細胞上有過多的蛋白可以接受生長因子的刺激, 容易生長 分裂速度快, 表現出癌細胞的行為 許多研究顯示, 這些 HER-2/NEU 陽性乳癌, 亦即有 HER-2/NEU 蛋白質過度表現的乳癌, 普遍具有下列特性 :(1) 腫瘤生長速度較快 ;(2) 腫瘤較易轉移至其他部位 ;(3) 腫瘤對一般療法的反應較差 ;(4) 腫瘤經一般治療後, 復發的機會較大 ; (5) 患者存活的機會較小 1 由此可見, 如果把是否有 HER-2/NEU 蛋白質過度表現當作分類的依據, 那麼乳癌的分類就會十分具有臨床意義 HER 家族的致癌分子機轉 HER 家族是一群穿透細胞膜, 具有調控細胞分化 凋亡 (apoptosis) 轉移(metastasis) 及血管增生作用的蛋白質家族, 包括四個成員 :EGFR(HER1, c-erbb1) HER2(erbB2, HER2/neu) HER3(erbB3) 與 HER4(erbB4) 其下游的路徑主要有兩類, 一是 PI3K/AKT 1
路徑, 和細胞的存活 (survival) 及增殖 (proliferation) 有關, 另一是 RAS/RAF/MAPK 路徑, 和細胞生長分化 (differentiation) 有關 故 HER 家族的過度表現 (overexpression) 會影響腫 瘤的存活 增殖 局部侵犯及遠端轉移 ( 圖一 ) 圖一 人類上皮生長因子受體家族 (human epidermal growth factor receptor family; HER family) 的構造 當配體與受體外部結合後, 會促使 HER 受體形成同質二聚體 (homodimer) 或異質二聚體 (heterodimer), 進而活化下游的訊息傳遞路徑 其下游路徑主要有兩類, 一是 PI3K/AKT 路徑, 和細胞的存活 (survival) 及增殖 (proliferation) 有關 另一是 RAS/RAF/MAPK 路徑, 和細胞生長分化 (differentiation) 有關 HER-2/NEU 的檢測目前在實驗室檢測 HER-2/NEU 基因放大或 HER-2/NEU 蛋白質過度表現的方法有許多種, 包括南方點墨法 西方點墨法 北方點墨法 免疫組織化學染色法 (immunohistochemistry;ihc) 與螢光原位雜交法(fluorescence in situ hybridization; FISH) 等, 目前臨床上以免疫組織化學染色法 (IHC) 和螢光原位雜交 (FISH) 較為常用 IHC 操作時間比較短, 約 4-6 小時即可完成, 而 FISH 必須隔夜 ; 此外,IHC 比較適合優先當作篩選的工具 在設備上 FISH 需使用螢光顯微鏡, 而 IHC 只需一般光學顯微鏡即可 在分子生物學上,FISH 測的是腫瘤細胞的 DNA, 而 IHC 測的是細胞膜表面的蛋白質 免疫組織化學染色法 (immunohistochemistry;ihc) 是指在抗體上結合可呈色的化學物質, 利用抗原和抗體間專一性的結合反應, 檢測細胞 2
或組織中是否有目標抗原的存在 ; 此法的優點可測知抗原的表現量, 及觀察抗原表現的位 置 免疫組織化學檢測的結果, 依其腫瘤細胞膜的染色強度和完全程度, 給予 0 1+ 2+ 或 3+ 的評分 ( 圖二 ) 評分的原始具體標準如下 2 : 0: 沒有任何癌細胞染上顏色, 或染上顏色的癌細胞少於 10% 1+: 超過 10% 的癌細胞有依稀可見但不完整的細胞膜染色 2+: 超過 10% 的癌細胞有薄弱或中等程度且完整的細胞膜染色 3+: 超過 10% 的癌細胞有強而完整的細胞膜染色 在經過更多的研究之後, 上述 3+ 原始定義的 10% 門檻被上修為 30% 3, 亦即 :3+: 超過 30% 的癌細胞有均勻且強而完整的細胞膜染色 圖二 HER-2/NEU 免疫組織化學染色法之染色結果判讀 (a) 沒有任何癌細胞的細胞膜染上顏色, 評分為 0;(b) 癌細胞有不完整的細胞膜染色, 評分為 1+;(c) 癌細胞有薄弱至中等程度的完整細胞膜染色, 評分為 2+;(d) 癌細胞有均勻且強而完整的細胞膜染色, 評分為 3+ 3
螢光原位雜交法 (fluorescence in situ hybridization; FISH) 由於 IHC 為半定量分析方法, 其缺點為過度依賴病理醫師主觀上的判定, 且各家醫院使用的 HER-2/NEU 單株抗體 (monoclonal antibody) 不同, 或是組織處理上有所差異, 那麼陽性率也會有差距 因此, 對於染色結果意義不明確的 2+ 腫瘤, 必須採用螢光原位雜交 (fluorescent in situ hybridization; FISH) 技術進一步測定它們是否有 HER2 基因增幅, 螢光原位雜交技術是目前用來判定有無 HER-2/NEU 基因過度表現的黃金標準 (gold standard) 根據目前 HER2 的檢測方式, 免疫組織化學染色結果為 3+, 或者是螢光原位雜交結果顯示有 HER 2 基因增幅, 定義為 HER 2 陽性 FISH 的原理是將 DNA 雙股原位分開, 並以標誌的 DNA 探針 (probe) 與之結合, 接著在螢光顯微鏡下, 觀察細胞中目標基因增幅的情形 HER-2 FISH 會把 HER-2/NEU 基因部位呈現橘色螢光亮點, 它也會將第 17 對染色體的中心粒 (centromere) 呈現綠色亮點, 我們只要比對橘色及綠色亮點的數目, 若橘點 / 綠點大於 2, 就表示有 HER-2/NEU 基因過度表現 ( 因正常細胞之橘點數目比綠點數目比值小於 2); 另外 HER2 FISH 還可得知 HER-2/NEU 基因的拷貝數 (gene copy number)( 圖三 ) 這些數值測定結果的意義如下: 第一類 : 比值大於 2.2 或基因拷貝數大於 6, 表示有 HER 2 基因增幅 第二類 : 比值 1.8-2.2 或基因拷貝數 4-6, 可能若是獲得之結果為意義不明確的第二類腫瘤, 必須再取得更多的腫瘤細胞重新計算或測量 若經過重算或重測之後, 其結果的意義仍不明確, 則不再進行第三次重算或重測, 而是將 HER2 /CEP 17 比值大於 2.0 者視為具有 HER2 基因增幅, 比值小於 2.0 者視為不具有 HER2 基因 增幅 3 4
圖三 螢光原位雜交 ( fluorescent in situ hybridization; FISH ) 用於乳癌人類上皮生長因子 受體 2( human epidermal growth factor receptor 2; HER2 ) 表現量之偵測 在螢光顯微鏡 下 (fluorescence microscopy ), 紅點代表 HER2 基因, 綠點代表染色體中心結 (chromosome centromere), 進行兩者比值計算時, 應計算至少 60 個癌細胞的紅點及綠點的比值 若比值 小於 1.8 視為陰性 (negative), 如 (a) 及 (b) 的比值分別為 0.93 和 1.48, 故為陰性 ; 比 值大於 2.2 視為陽性 (positive), 如 (c) 及 (d) 的比值分別為 2.4 和 5.2, 故為陽性 乳癌的標靶治療 (target therapy) 標靶治療近年來已成為癌症化學治療上的新趨勢, 標靶治療主要是藉由小分子藥物或抗體, 抑制調節和腫瘤細胞生長有關的目標蛋白質, 可以更精確地選擇性殺害癌細胞, 因此標靶治療對於正常細胞的影響較少, 可減輕病人的副作用及痛苦 乳癌的 HER-2/NEU 受體在數量上與正常乳腺細胞不同, 因此是一個很好的癌症 標靶 Trastuzumab(Herceptin, 賀癌平 ) 為人類化單株抗體 (humanized monoclonalantibody), 透過對抗 HER2 受體, 而達到治療乳癌的抗體 它能和 HER2 受體的細胞外靠膜區域結合, 阻止受體細胞內的酪氨酸激酶區被活化, 以達到抑制訊息傳遞的作用 5
對於 IHC 2+ 的乳癌細胞, 必須加作螢光原位雜交法 (FISH), 來判斷是否真的有 HER-2/NEU 過度表現, 螢光原位雜交技術是目前用來判定有無 HER-2/NEU 基因過度表現的黃金標準 (gold standard), 可以作為使用 Herceptin 的依據 而 HER-2/NEU IHC 0 或 +1, 則表示沒有 HER-2/NEU 過度表現, 不必再作 FISH, 也不適合使用賀癌平來治療 圖四 針對 HER family 的標靶藥物之作用方式 乳癌標靶藥物 Herceptin ( 賀癌平 ) 屬於一種單株抗體,, 可作用位於細胞膜表面的 HER 受體, 進而抑制下游訊息傳遞路徑, 達到抑制乳癌細胞的生長 施打賀癌平每年需要大約 70~80 萬 HER-2/NEU 陽性的早期乳癌病人, 在手術後及化學治療後, 接受一年賀癌平的治療, 將可以減少復發的危險性, 增加存活的機會 4 HER-2/NEU 陽性且轉移性乳癌的病人, 同時接受化學治療及賀癌平, 將可以增加腫瘤縮小的機會及延長存活時間 另外從免疫組織化學染色法,ER( 動情素受體 ) PR 的陽性 ( 黃體素受體 ) 與否, 可以看出乳癌受荷爾蒙的影響大不大, 當 ER 是陽性時, 在治療計劃上, 往往需要加入荷爾蒙治療來輔助 賀癌平 (Herceptin) 藥物的半衰期為 28.5 天, 起始劑量為每公斤 4 毫克, 之後每星期維持劑量為每公斤 2 毫克, 施打賀癌平一年大約需要 70 ~ 80 萬元 賀癌平 (Herceptin) 有心臟毒性的問題, 發生率約有 2~4%, 患者必須定期追蹤心臟功能 6
結論 HER-2/NEU 過度表現的乳癌病患, 疾病惡化速度快, 患者預後不佳, 約佔乳癌病患的 25 到 30% 若確定是 HER-2/NEU 陽性, 必須以更積極的態度做治療, 降低復發率, 目前最重要的治療是使用標靶治療藥物賀癌平 (Herceptin ), 而 Herceptin 治療需於篩選為 HER-2/NEU 陽性的病患才有作用 隨著醫學的進步, 期望未來能發展出更多專一性高, 且副作用低的標靶蛋白抑制劑, 以應用於臨床上乳癌的治療 參考文獻 1. Ménard S, Casalini P, Campiglio M, Pupa SM, Tagliabue E. Role of HER2/neu in tumor progression and therapy. Cell Mol Life Sci 2004;61:2965-2978. 2. Dako website. http://www.dakousa.com/. 3. Wolff AC, Hammond ME, Schwartz JN, Hagerty KL, Allred DC, Cote RJ, Dowsett M, Fitzgibbons PL, Hanna WM, Langer A, McShane LM, Paik S, Pegram MD, Perez EA, Press MF, Rhodes A, Sturgeon C, Taube SE, Tubbs R, ance GH, van de Vijver M, Wheeler TM, Hayes DF. American Society of Clinical Oncology/College of American athologists Guideline Recommendations for Human Epidermal Growth Factor Receptor 2 Testing in Breast Cancer. Arch Pathol Lab Med 2007;131:18-43. 4. Engel RH, Kaklamani VG. HER2-positive breast cancer: current and future treatment strategies. Drugs 2007;67:1329-1341. 5. 生醫 2008;1(2):140-152 6. 生醫 2009;2(2):162-172 7