Введение

oncotomsk

Сибирский онкологический журнал

Siberian journal of oncology

1814-48612312-3168

Tomsk National Research Medical Сепtеr of the Russian Academy of Sciences

10.21294/1814-4861-2023-22-1-151-158

oncotomsk-2441

Research Article

ОБЗОРЫ

REVIEWS

Прогнозирование локализации отдаленных метастазов при раке молочной железы

Predicting the site of distant metastases in breast cancer

https://orcid.org/0000-0003-4737-8951

Григорьева

Е. С.

Grigoryeva

E. S.

Григорьева Евгения Сергеевна, кандидат медицинских наук, научный сотрудник лаборатории молекулярной онкологии и иммунологии

634009, г. Томск, пер. Кооперативный, 5

SPIN-код: 7396-7570,

Researcher ID (WOS): C-8571-2012,

Author ID (Scopus): 21934560600

Evgeniya S. Grigoryeva, MD, PhD, Researcher, Laboratory of Molecular Oncology and Immunology

5, Kooperativny St., 634009, Tomsk

Researcher ID (WOS): C-8571-2012,

Author ID (Scopus): 21934560600

grigoryeva.es@gmail.com

https://orcid.org/0000-0003-2958-5447

Иванюк

Е. Э.

Ivanyuk

E. E.

Иванюк Елена Эдуардовна, кандидат медицинских наук, научный сотрудник лаборатории молекулярной онкологии и иммунологии

634009, г. Томск, пер. Кооперативный, 5

Researcher ID (WOS): V-3354-2017,

Author ID (Scopus): 55887613300

Elena E. Ivanyuk, MD, PhD, Researcher, Laboratory of Molecular Oncology and Immunology

5, Kooperativny St., 634009, Tomsk

Researcher ID (WOS): V-3354-2017,

Author ID (Scopus): 55887613300

https://orcid.org/0000-0002-3651-0665

Чойнзонов

Е. Л.

Choinzonov

E. L.

Чойнзонов Евгений Лхамацыренович, доктор медицинских наук, профессор, академик РАН, директор

634009, г. Томск, пер. Кооперативный, 5

SPIN-код: 2240-8730,

Researcher ID (WOS): P-1470-2014,

Author ID (Scopus): 6603352329

Evgeniy L. Choinzonov, MD, Professor, Academician of the Russian Academy of Sciences, Director

5, Kooperativny St., 634009, Tomsk

Researcher ID (WOS): P-1470-2014,

Author ID (Scopus): 6603352329

https://orcid.org/0000-0003-1526-9013

Чердынцева

Н. В.

Cherdyntseva

N. V.

Чердынцева Надежда Викторовна, доктор биологических наук, профессор, член-корреспондент РАН, заместитель директора по научной работе, заведующая лабораторией молекулярной онкологии и иммунологии

634009, г. Томск, пер. Кооперативный, 5

SPINкод: 5344-0990,

Researcher ID (WOS): C-7943-2012,

Author ID (Scopus): 6603911744

Nadejda V. Cherdyntseva, DSc, Professor, Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, Deputy Director, Head of the Laboratory of Molecular Oncology and Immunology

5, Kooperativny St., 634009, Tomsk

Researcher ID (WOS): C-7943-2012,

Author ID (Scopus): 6603911744

Научно-исследовательский институт онкологии, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наукРоссияCancer Research Institute, Тomsk National Research Medical Center, Russian Academy of SciencesRussian Federation

2023

23022023

221151158

2023

Григорьева Е.С., Иванюк Е.Э., Чойнзонов Е.Л., Чердынцева Н.В.

Grigoryeva E.S., Ivanyuk E.E., Choinzonov E.L., Cherdyntseva N.V.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://www.siboncoj.ru/jour/article/view/2441

Введение

Введение. Метастазирование опухоли в отдаленные органы является основной причиной смерти при раке молочной железы. Преимущественная локализация отдаленных метастазов при раке молочной железы – кости, легкие и печень. Возникает вопрос, какие факторы могут влиять на направление распространения опухолевых клеток в тот или иной орган.

Материал и методы

Материал и методы. Мы обобщили имеющиеся в мировой литературе данные о методах прогнозирования локализации отдаленных метастазов у больных раком молочной железы.

Результаты

Результаты. Факторы, связанные с локализацией отдаленных метастазов, мы разделили на две основные группы: клинико-патологические параметры больных раком молочной железы и молекулярные особенности микроокружения опухоли и опухолевых клеток (первичных опухолевых и циркулирующих опухолевых клеток) или их производных – экзосом. Представляется, что молекулярный подтип первичной опухоли является наиболее перспективным предиктором, предсказывающим место отдаленного метастазирования. Люминальные опухоли (HR+/ HER2-) чаще характеризуются единичными метастазами, с преимущественной локализацией в костях, в то время как трижды негативные и HER2-обогащенные опухоли чаще образуют множественные метастазы, которые чаще локализуются в головном мозге и печени. Однако некоторые авторы не обнаруживают в своих исследованиях таких закономерностей, что, вероятно, свидетельствует о наличии других факторов, существенно влияющих на органотропность метастазирования. Многочисленные исследования демонстрируют ассоциацию различных молекул, экспрессируемых на опухолевых клетках, с органотропным метастазированием. Однако эти данные весьма фрагментарны и иногда весьма противоречивы.

Заключение

Заключение. Обнаруженные ассоциации относятся ко всем участникам метастатического каскада, но остается неясным, какие факторы являются существенными и решающими в определении направления метастазирования.

Background

Background. Distant organ tumor dissemination is a major cause of breast cancer-related deaths. Breast cancer can metastasize to several organs, and the most frequent metastatic sites include the bones, lungs and liver. There is a question what factors can influence the direction of spread of tumor cells to a particular organ.

Material and Methods

Material and Methods. We summarized the data available in the world literature on methods for prediction of the localization of distant metastases in breast cancer patients.

Results

Results. We divided the factors associated with the localization of distant metastases into two main groups: clinicopathological parameters of breast cancer patients and molecular features of tumor microenvironment and tumor cells (primary tumor and circulating tumor cells) or its derivates – exosomes. From our point of view, the most powerful clinicopathological factor predicting the distant metastasis site is a molecular subtype of primary tumor. We can conclude that luminal (HR+/HER2-) tumors are often characterized by single metastases and bones are the most common metastatic site, while TNBC and HER2-enriched tumors often metastasize to multiple sites, most commonly brain and liver. However, several authors did not reveal these associations in their studies. It likely indicates the existence of other factors that significantly affect the organotropism of metastasis. Numerous studies demonstrate the association of different molecules expressed on tumor cells with organotropic metastasis. However, these data are very fragmentary and rather contradictory.

Conclusion

Conclusion. The found associations are common to all participants of metastatic cascade, but remains unclear which factors are essential and crucial in determining the direction of metastasis.

рак молочной железыгематогенное метастазированиепредикторы прогноза

breast cancerhematogenous metastasisprognostic predictors

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (грант № 21-15-00140)

References1

Riggio A.I., Varley K.E., Welm A.L. The lingering mysteries of metastatic recurrence in breast cancer. Br J Cancer. 2021; 124(1): 13–26. doi: 10.1038/s41416-020-01161-4.

Gomis R.R., Gawrzak S. Tumor cell dormancy. Mol Oncol. 2017; 11(1): 62–78. doi: 10.1016/j.molonc.2016.09.009.

Malmgren J., Hurlbert M., Atwood M., Kaplan H.G. Examination of a paradox: recurrent metastatic breast cancer incidence decline without improved distant disease survival: 1990-2011. Breast Cancer Res Treat. 2019; 174(2): 505–14. doi: 10.1007/s10549-018-05090-y.

Holleczek B., Stegmaier C., Radosa J.C., Solomayer E.F., Brenner H. Risk of loco-regional recurrence and distant metastases of patients with invasive breast cancer up to ten years after diagnosis – results from a registry-based study from Germany. BMC Cancer. 2019; 19(1): 520. doi: 10.1186/s12885-019-5710-5.

Xiao W., Zheng S., Yang A., Zhang X., Zou Y., Tang H., Xie X. Breast cancer subtypes and the risk of distant metastasis at initial diagnosis: a population-based study. Cancer Manag Res. 2018; 10: 5329–38. doi: 10.2147/CMAR.S176763.

Molnár I.A., Molnár B.Á., Vízkeleti L., Fekete K., Tamás J., Deák P., Szundi C., Székely B., Moldvay J., Vári-Kakas S., Szász M.A., Ács B., Kulka J., Tőkés A.M. Breast carcinoma subtypes show different patterns of metastatic behavior. Virchows Arch. 2017; 470(3): 275–83. doi: 10.1007/s00428-017-2065-7.

Kunikullaya S.U., Poddar J., Sharma A.D., Patel S. Pattern of distant metastasis in molecular subtypes of carcinoma breast: An institutional study. Indian J Cancer. 2017; 54(1): 327–32. doi: 10.4103/ijc.IJC_177_17.

Soni A., Ren Z., Hameed O., Chanda D., Morgan C.J., Siegal G.P., Wei S. Breast cancer subtypes predispose the site of distant metastases. Am J Clin Pathol. 2015; 143(4): 471–8. doi: 10.1309/AJCPYO5FSV3UPEXS.

Diessner J., Wischnewsky M., Stüber T., Stein R., Krockenberger M., Häusler S., Janni W., Kreienberg R., Blettner M., Schwentner L., Wöckel A., Bartmann C. Evaluation of clinical parameters influencing the development of bone metastasis in breast cancer. BMC Cancer. 2016; 16: 307. doi: 10.1186/s12885-016-2345-7.

Boutros C., Mazouni C., Lerebours F., Stevens D., Lei X., GonzalezAngulo A.M., Delaloge S. A preoperative nomogram to predict the risk of synchronous distant metastases at diagnosis of primary breast cancer. Br J Cancer. 2015; 112: 992–7. doi: 10.1038/bjc.2015.34.

Ali B., Mubarik F., Zahid N., Sattar A.K. Clinicopathologic Features Predictive of Distant Metastasis in Patients Diagnosed With Invasive Breast Cancer. JCO Glob Oncol. 2020; 6: 1346–51. doi: 10.1200/GO.20.00257.

Sopik V., Narod S.A. The relationship between tumour size, nodal status and distant metastases: on the origins of breast cancer. Breast Cancer Res Treat. 2018; 170(3): 647–56. doi: 10.1007/s10549-018-4796-9.

Park H., Chang S.K., Kim J.Y., Lee B.M., Shin H.S. Risk factors for distant metastasis as a primary site of treatment failure in early-stage breast cancer. Chonnam Med J. 2014; 50(3): 96–101. doi: 10.4068/cmj.2014.50.3.96.

Min Y., Liu X., Hu D., Chen H., Chen J., Xiang K., Yin G., Han Y., Feng Y., Luo H. Risk Factors, Prognostic Factors, and Nomogram for Distant Metastasis in Breast Cancer Patients Without Lymph Node Metastasis. Front Endocrinol (Lausanne). 2021; 12. doi: 10.3389/fendo.2021.771226.

Yao Y., Chu Y., Xu B., Hu Q., Song Q. Risk factors for distant metastasis of patients with primary triple-negative breast cancer. Biosci Rep. 2019; 39(6). doi: 10.1042/BSR20190288.

Chen M.T., Sun H.F., Zhao Y., Fu W.Y., Yang L.P., Gao S.P., Li L.D., Jiang H.L., Jin W. Comparison of patterns and prognosis among distant metastatic breast cancer patients by age groups: a SEER population-based analysis. Sci Rep. 2017; 7(1): 9254. doi: 10.1038/s41598-017-10166-8.

Colzani E., Johansson A.L., Liljegren A., Foukakis T., Clements M., Adolfsson J., Hall P., Czene K. Time-dependent risk of developing dis- tant metastasis in breast cancer patients according to treatment, age and tumour characteristics. Br J Cancer. 2014; 110(5): 1378–84. doi: 10.1038/bjc.2014.5.

Frank S., Carton M., Dubot C., Campone M., Pistilli B., Dalenc F., Mailliez A., Levy C., D’Hondt V., Debled M., Vermeulin T., Coudert B., Perrin C., Gonçalves A., Uwer L., Ferrero J.M., Eymard J.C., Petit T., Mouret-Reynier M.A., Patsouris A., Guesmia T., Bachelot T., Robain M., Cottu P. Impact of age at diagnosis of metastatic breast cancer on overall survival in the real-life ESME metastatic breast cancer cohort. Breast. 2020; 52: 50–7. doi: 10.1016/j.breast.2020.04.009.

Purushotham A., Shamil E., Cariati M., Agbaje O., Muhidin A., Gillett C., Mera A., Sivanadiyan K., Harries M., Sullivan R., Pinder S.E., Garmo H., Holmberg L. Age at diagnosis and distant metastasis in breast cancer--a surprising inverse relationship. Eur J Cancer. 2014; 50(10): 1697–705. doi: 10.1016/j.ejca.2014.04.002.

Hoshino A., Costa-Silva B., Shen T.L., Rodrigues G., Hashimoto A., Tesic Mark M., Molina H., Kohsaka S., Di Giannatale A., Ceder S., Singh S., Williams C., Soplop N., Uryu K., Pharmer L., King T., Bojmar L., Davies A.E., Ararso Y., Zhang T., Zhang H., Hernandez J., Weiss J.M., Dumont-Cole V.D., Kramer K., Wexler L.H., Narendran A., Schwartz G.K., Healey J.H., Sandstrom P., Labori K.J., Kure E.H., Grandgenett P.M., Hollingsworth M.A., de Sousa M., Kaur S., Jain M., Mallya K., Batra S.K., Jarnagin W.R., Brady M.S., Fodstad O., Muller V., Pantel K., Minn A.J., Bissell M.J., Garcia B.A., Kang Y., Rajasekhar V.K., Ghajar C.M., Matei I., Peinado H., Bromberg J., Lyden D. Tumour exosome integrins determine organotropic metastasis. Nature. 2015; 527(7578): 329–35. doi: 10.1038/nature15756.

Sihto H., Lundin J., Lundin M., Lehtimäki T., Ristimäki A., Holli K., Sailas L., Kataja V., Turpeenniemi-Hujanen T., Isola J., Heikkilä P., Joensuu H. Breast cancer biological subtypes and protein expression pre- dict for the preferential distant metastasis sites: a nationwide cohort study. Breast Cancer Res. 2011; 13(5): R87. doi: 10.1186/bcr2944.

McFarlane S., Coulter J.A., Tibbits P., O’Grady A., McFarlane C., Montgomery N., Hill A., McCarthy H.O., Young L.S., Kay E.W., Isacke C.M., Waugh D.J. CD44 increases the efficiency of distant metastasis of breast cancer. Oncotarget. 2015; 6(13): 11465–76. doi: 10.18632/oncotar-get.3410.

Leontovich A.A., Jalalirad M., Salisbury J.L., Mills L., Haddox C., Schroeder M., Tuma A., Guicciardi M.E., Zammataro L., Gambino M.W., Amato A., Di Leonardo A., McCubrey J., Lange C.A., Liu M., Haddad T., Goetz M., Boughey J., Sarkaria J., Wang L., Ingle J.N., Galanis E., D’Assoro A.B. NOTCH3 expression is linked to breast cancer seeding and distant metastasis. Breast Cancer Res. 2018; 20(1): 105. doi: 10.1186/s13058-018-1020-0.

Oshi M., Katsuta E., Yan L., Ebos J.M.L., Rashid O.M., Matsuy- ama R., Endo I., Takabe K. A Novel 4-Gene Score to Predict Survival, Distant Metastasis and Response to Neoadjuvant Therapy in Breast Cancer. Cancers (Basel). 2020; 12(5): 1148. doi: 10.3390/cancers12051148.

Chen G.Y., Cheng J.C., Chen Y.F., Yang J.C., Hsu F.M. Circulating Exosomal Integrin β3 Is Associated with Intracranial Failure and Survival in Lung Cancer Patients Receiving Cranial Irradiation for Brain Metastases: A Prospective Observational Study. Cancers (Basel). 2021; 13(3): 380. doi: 10.3390/cancers13030380.

Luo T., Huang J., Wu C., Huang Q., Zhong H., Qiu G., Liu Y., Liu J., Tang W. Cancer Exosome-derived Integrin α6 and Integrin β4 Promote Lung Metastasis of Colorectal Cancer. Research Square. 2020. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-91600/v1.

Zhang H., Deng T., Liu R., Bai M., Zhou L., Wang X., Li S., Wang X., Yang H., Li J., Ning T., Huang D., Li H., Zhang L., Ying G., Ba Y. Exosome- delivered EGFR regulates liver microenvironment to promote gastric can- cer liver metastasis. Nat Commun. 2017; 8. doi: 10.1038/ncomms15016.

Costa-Silva B., Aiello N.M., Ocean A.J., Singh S., Zhang H., Thakur B.K., Becker A., Hoshino A., Mark M.T., Molina H., Xiang J., Zhang T., Theilen T.M., García-Santos G., Williams C., Ararso Y., Huang Y., Rodrigues G., Shen T.L., Labori K.J., Lothe I.M., Kure E.H., Hernandez J., Doussot A., Ebbesen S.H., Grandgenett P.M., Hollingsworth M.A., Jain M., Mallya K., Batra S.K., Jarnagin W.R., Schwartz R.E., Matei I., Peinado H., Stanger B.Z., Bromberg J., Lyden D. Pancreatic cancer exosomes initiate pre-metastatic niche formation in the liver. Nat Cell Biol. 2015; 17(6): 816–26. doi: 10.1038/ncb3169.

Sun J., Lu Z., Fu W., Lu K., Gu X., Xu F., Dai J., Yang Y., Jiang J. Exosome-Derived ADAM17 Promotes Liver Metastasis in Colorectal Cancer. Front Pharmacol. 2021; 12: 734351. doi: 10.3389/fphar.2021.734351.

Zhang C., Wang X.Y., Zhang P., He T.C., Han J.H., Zhang R., Lin J., Fan J., Lu L., Zhu W.W., Jia H.L., Zhang J.B., Chen J.H. Cancer- derived exosomal HSPC111 promotes colorectal cancer liver metastasis by reprogramming lipid metabolism in cancer-associated fibroblasts. Cell Death Dis. 2022; 13(1): 57. doi: 10.1038/s41419-022-04506-4.PM.

Tayoun T., Faugeroux V., Oulhen M., Aberlenc A., Pawlikowska P., Farace F. CTC-Derived Models: A Window into the Seeding Capacity of Circulating Tumor Cells (CTCs). Cells. 2019; 8(10): 1145. doi: 10.3390/cells8101145.

Dianat-Moghadam H., Azizi M., Eslami-S Z., Cortés-Hernán- dez L.E., Heidarifard M., Nouri M., Alix-Panabières C. The Role of Circulating Tumor Cells in the Metastatic Cascade: Biology, Technical Challenges, and Clinical Relevance. Cancers (Basel). 2020; 12(4): 867. doi: 10.3390/cancers12040867.

Chen Q., Zhang X.H., Massagué J. Macrophage binding to receptor VCAM-1 transmits survival signals in breast cancer cells that invade the lungs. Cancer Cell. 2011; 20(4): 538–49. doi: 10.1016/j.ccr.2011.08.025.

McGowan P.M., Simedrea C., Ribot E.J., Foster P.J., Palmieri D., Steeg P.S., Allan A.L., Chambers A.F. Notch1 inhibition alters the CD44hi/ CD24lo population and reduces the formation of brain metastases from breast cancer. Mol Cancer Res. 2011; 9(7): 834–44. doi: 10.1158/1541-7786.MCR-10-0457.

Zhong Y., Shen S., Zhou Y., Mao F., Lin Y., Guan J., Xu Y., Zhang S., Liu X., Sun Q. NOTCH1 is a poor prognostic factor for breast cancer and is associated with breast cancer stem cells. Onco Targets Ther. 2016; 9: 6865–71. doi: 10.2147/OTT.S109606.

Miao K., Lei J.H., Valecha M.V., Zhang A., Xu J., Wang L., Lyu X., Chen S., Miao Z., Zhang X., Su S.M., Shao F., Rajendran B.K., Bao J., Zeng J., Sun H., Chen P., Tan K., Chen Q., Wong K.H., Xu X., Deng C.X. NOTCH1 activation compensates BRCA1 deficiency and promotes triple- negative breast cancer formation. Nat Commun. 2020; 11(1): 3256. doi: 10.1038/s41467-020-16936-9.

Study Of MK-0752 In Combination With Tamoxifen Or Letrozole to Treat Early Stage Breast Cancer (MK-0752) [Internet]. ClinicalTrials. gov Identifier: NCT00756717. URL: https://www.clinicaltrials.gov [cited 2021].

Zhang L., Ridgway L.D., Wetzel M.D., Ngo J., Yin W., Kumar D., Goodman J.C., Groves M.D., Marchetti D. The identification and charac- terization of breast cancer CTCs competent for brain metastasis. Sci Transl Med. 2013; 5(180): 180ra48. doi: 10.1126/scitranslmed.3005109. Erratum in: Sci Transl Med. 2013; 5(189): 189er5.

Klotz R., Thomas A., Teng T., Han S.M., Iriondo O., Li L., Re- strepo-Vassalli S., Wang A., Izadian N., MacKay M., Moon B.S., Liu K.J., Ganesan S.K., Lee G., Kang D.S., Walmsley C.S., Pinto C., Press M.F., Lu W., Lu J., Juric D., Bardia A., Hicks J., Salhia B., Attenello F., Smith A.D., Yu M. Circulating Tumor Cells Exhibit Metastatic Tropism and Reveal Brain Metastasis Drivers. Cancer Discov. 2020; 10(1): 86–103. doi: 10.1158/2159-8290.CD-19-0384.

Clements M.E., Johnson R.W. PREX1 drives spontaneous bone dissemination of ER+ breast cancer cells. Oncogene. 2020; 39(6): 1318–34. doi: 10.1038/s41388-019-1064-3.

Chen W., Hoffmann A.D., Liu H., Liu X. Organotropism: new in- sights into molecular mechanisms of breast cancer metastasis. NPJ Precis Oncol. 2018; 2(1): 4. doi: 10.1038/s41698-018-0047-0.

Gil-Bernabé A.M., Ferjancic S., Tlalka M., Zhao L., Allen P.D., Im J.H., Watson K., Hill S.A., Amirkhosravi A., Francis J.L., Pollard J.W., Ruf W., Muschel R.J. Recruitment of monocytes/macrophages by tissue factor-mediated coagulation is essential for metastatic cell survival and premetastatic niche establishment in mice. Blood. 2012; 119(13): 3164–75. doi: 10.1182/blood-2011-08-376426.

Najmeh S., Cools-Lartigue J., Rayes R.F., Gowing S., Vourtzoumis P., Bourdeau F., Giannias B., Berube J., Rousseau S., Ferri L.E., Spicer J.D. Neutrophil extracellular traps sequester circulating tumor cells via β1- integrin mediated interactions. Int J Cancer. 2017; 140(10): 2321–30. doi: 10.1002/ijc.30635.

Cools-Lartigue J., Spicer J., McDonald B., Gowing S., Chow S., Giannias B., Bourdeau F., Kubes P., Ferri L. Neutrophil extracellular traps sequester circulating tumor cells and promote metastasis. J Clin Invest. 2013; 123(8): 3446–58. doi: 10.1172/JCI67484.

Albrengues J., Shields M.A., Ng D., Park C.G., Ambrico A., Poindexter M.E., Upadhyay P., Uyeminami D.L., Pommier A., Küttner V., Bružas E., Maiorino L., Bautista C., Carmona E.M., Gimotty P.A., Fearon D.T., Chang K., Lyons S.K., Pinkerton K.E., Trotman L.C., Goldberg M.S., Yeh J.T., Egeblad M. Neutrophil extracellular traps produced during inflammation awaken dormant cancer cells in mice. Science. 2018; 361(6409). doi: 10.1126/science.aao4227.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.