Abstract Obesity is a risk factor for the development of hormone receptor–positive breast cancer in postmenopausal women and has been associated with an increased risk of recurrence and reduced survival. In humans, obesity causes subclinical inflammation in visceral and subcutaneous adipose tissue, characterized by necrotic adipocytes surrounded by macrophages forming crown-like structures (CLS). Recently, we found increased numbers of CLS, activation of the NF-κB transcription factor, and elevated aromatase levels and activity in the mammary glands of obese mice. These preclinical findings raised the possibility that the obesity → inflammation axis is important for the development and progression of breast cancer. Here, our main objective was to determine if the findings in mouse models of obesity translated to women. Breast tissue was obtained from 30 women who underwent breast surgery. CLS of the breast (CLS-B) was found in nearly 50% (14 of 30) of patient samples. The severity of breast inflammation, defined as the CLS-B index, correlated with both body mass index (P < 0.001) and adipocyte size (P = 0.01). Increased NF-κB binding activity and elevated aromatase expression and activity were found in the inflamed breast tissue of overweight and obese women. Collectively, our results suggest that the obesity → inflammation → aromatase axis is present in the breast tissue of most overweight and obese women. The presence of CLS-B may be a biomarker of increased breast cancer risk or poor prognosis. Cancer Prev Res; 4(7); 1021–9. ©2011 AACR.

Purpose Neoadjuvant chemotherapy for breast cancer provides critical information about tumor response; how best to leverage this for predicting recurrence-free survival (RFS) is not established. The I-SPY 1 TRIAL (Investigation of Serial Studies to Predict Your Therapeutic Response With Imaging and Molecular Analysis) was a multicenter breast cancer study integrating clinical, imaging, and genomic data to evaluate pathologic response, RFS, and their relationship and predictability based on tumor biomarkers. Patients and Methods Eligible patients had tumors ≥ 3 cm and received neoadjuvant chemotherapy. We determined associations between pathologic complete response (pCR; defined as the absence of invasive cancer in breast and nodes) and RFS, overall and within receptor subsets. Results In 221 evaluable patients (median tumor size, 6.0 cm; median age, 49 years; 91% classified as poor risk on the basis of the 70-gene prognosis profile), 41% were hormone receptor (HR) negative, and 31% were human epidermal growth factor receptor 2 (HER2) positive. For 190 patients treated without neoadjuvant trastuzumab, pCR was highest for HR-negative/HER2-positive patients (45%) and lowest for HR-positive/HER2-negative patients (9%). Achieving pCR predicted favorable RFS. For 172 patients treated without trastuzumab, the hazard ratio for RFS of pCR versus no pCR was 0.29 (95% CI, 0.07 to 0.82). pCR was more predictive of RFS by multivariate analysis when subtype was taken into account, and point estimates of hazard ratios within the HR-positive/HER2-negative (hazard ratio, 0.00; 95% CI, 0.00 to 0.93), HR-negative/HER2-negative (hazard ratio, 0.25; 95% CI, 0.04 to 0.97), and HER2-positive (hazard ratio, 0.14; 95% CI, 0.01 to 1.0) subtypes are lower. Ki67 further improved the prediction of pCR within subsets. Conclusion In this biologically high-risk group, pCR differs by receptor subset. pCR is more highly predictive of RFS within every established receptor subset than overall, demonstrating that the extent of outcome advantage conferred by pCR is specific to tumor biology.

Abstract Purpose: The seven transmembrane receptor, GPR30, is linked to estrogen binding and heparan-bound epidermal growth factor release. Here, the significance of GPR30 in human breast cancer was evaluated by comparing its relationship to steroid hormone receptor expression and tumor progression variables. Experimental Design: Immunohistochemical analysis of a National Cancer Institute–sponsored tumor collection comprised of 361 breast carcinomas obtained at first diagnosis (321 invasive and 40 intraductal tumors). Biopsies from 12 reduction mammoplasties served as controls. The distribution pattern of GPR30, estrogen receptor (ER), and progesterone receptor (PR) was correlated with clinicopathologic variables obtained at diagnosis. Results: GPR30, ER, and PR were positive in all 12 normal controls. In contrast, GPR30 expression varied in breast tumors, in which 62% (199 of 321) of invasive tumors and 42% (17 of 40) of intraductal tumors were positive. Codistribution of ER and GPR30 was measured in 43% (139 of 321) of invasive breast tumors, whereas both receptors were lacking (ER−GPR30−) in 19% (61 of 321) of the tumors analyzed, indicating a significant association between ER and GPR30 (P < 0.05). The coexpression of PR and ER did not influence GPR30 expression, yet coexpression of GPR30 and ER was linked to PR positivity. Unlike ER, which varied inversely with HER-2/neu and tumor size, GPR30 positively associated with HER-2/neu and tumor size. In addition, GPR30 showed a positive association with metastasis (P = 0.014; odds ratio, 1.9). Conclusions: GPR30 and ER exhibited distinct patterns of association with breast tumor progression variables, including HER-2/neu, tumor size, and metastatic disease. Thus, these results support the hypothesis that GPR30 and ER have an independent influence on estrogen responsiveness in breast carcinoma.

Neoadjuvant chemotherapy for breast cancer allows individual tumor response to be assessed depending on molecular subtype, and to judge the impact of response to therapy on recurrence-free survival (RFS). The multicenter I-SPY 1 TRIAL evaluated patients with ≥ 3 cm tumors by using early imaging and molecular signatures, with outcomes of pathologic complete response (pCR) and RFS. The current analysis was performed using data from patients who had molecular profiles and did not receive trastuzumab. The various molecular classifiers tested were highly correlated. Categorization of breast cancer by molecular signatures enhanced the ability of pCR to predict improvement in RFS compared to the population as a whole. In multivariate analysis, the molecular signatures that added to the ability of HR and HER2 receptors, clinical stage, and pCR in predicting RFS included 70-gene signature, wound healing signature, p53 mutation signature, and PAM50 risk of recurrence. The low risk signatures were associated with significantly better prognosis, and also identified additional patients with a good prognosis within the no pCR group, primarily in the hormone receptor positive, HER-2 negative subgroup. The I-SPY 1 population is enriched for tumors with a poor prognosis but is still heterogeneous in terms of rates of pCR and RFS. The ability of pCR to predict RFS is better by subset than it is for the whole group. Molecular markers improve prediction of RFS by identifying additional patients with excellent prognosis within the no pCR group.

Abstract Here, as part of the Pan-Cancer Analysis of Whole Genomes (PCAWG) Consortium, for which whole-genome and—for a subset—whole-transcriptome sequencing data from 2,658 cancers across 38 tumor types was aggregated, we systematically investigated potential viral pathogens using a consensus approach that integrated three independent pipelines. Viruses were detected in 382 genome and 68 transcriptome datasets. We found a high prevalence of known tumor-associated viruses such as Epstein–Barr virus (EBV), hepatitis B virus (HBV) and human papilloma virus (HPV; for example, HPV16 or HPV18). The study revealed significant exclusivity of HPV and driver mutations in head-and-neck cancer and the association of HPV with APOBEC mutational signatures, which suggests that impaired antiviral defense is a driving force in cervical, bladder and head-and-neck carcinoma. For HBV, HPV16, HPV18 and adeno-associated virus-2 (AAV2), viral integration was associated with local variations in genomic copy numbers. Integrations at the TERT promoter were associated with high telomerase expression evidently activating this tumor-driving process. High levels of endogenous retrovirus (ERV1) expression were linked to a worse survival outcome in patients with kidney cancer.

Abstract There is a clinical need to predict sensitivity of metastatic hormone receptor-positive and HER2-negative (HR+/HER2−) breast cancer to endocrine therapy, and targeted RNA sequencing (RNAseq) offers diagnostic potential to measure both transcriptional activity and functional mutation. We developed the SET ER/PR index to measure gene expression microarray probe sets that were correlated with hormone receptors ( ESR1 and PGR ) and robust to preanalytical and analytical influences. We tested SET ER/PR index in biopsies of metastastic HR+/HER2− breast cancer against the treatment outcomes in 140 patients. Then we customized the SET ER/PR assay to measure 18 informative, 10 reference transcripts, and sequence the ligand-binding domain (LBD) of ESR1 using droplet-based targeted RNAseq, and tested that in residual RNA from 53 patients. Higher SET ER/PR index in metastatic samples predicted longer PFS and OS when patients received endocrine therapy as next treatment, even after adjustment for clinical-pathologic risk factors (PFS: HR 0.534, 95% CI 0.299 to 0.955, p = 0.035; OS: HR 0.315, 95% CI 0.157 to 0.631, p = 0.001). Mutated ESR1 LBD was detected in 8/53 (15%) of metastases, involving 1−98% of ESR1 transcripts (all had high SET ER/PR index). A signature based on probe sets with good preanalytical and analytical performance facilitated our customization of an accurate targeted RNAseq assay to measure both phenotype and genotype of ER-related transcription. Elevated SET ER/PR was associated with prolonged sensitivity to endocrine therapy in patients with metastatic HR+/HER2− breast cancer, especially in the absence of mutated ESR1 transcript.

Breast cancer methylomes contribute to metastatic potential, modulate the metastasis transcriptome, and predict disease outcome.

Abstract Obesity is a risk factor for hormone receptor-positive breast cancer in postmenopausal women. Estrogen synthesis is catalyzed by aromatase, which is encoded by CYP19. We previously showed that aromatase expression and activity are increased in the breast tissue of overweight and obese women in the presence of characteristic inflammatory foci [crown-like structures of the breast (CLS-B)]. In preclinical studies, proinflammatory prostaglandin E2 (PGE2) is a determinant of aromatase expression. We provide evidence that cyclooxygenase (COX)-2–derived PGE2 stimulates the cyclic AMP (cAMP)→PKA signal transduction pathway that activates CYP19 transcription, resulting in increased aromatase expression and elevated progesterone receptor levels in breast tissues from overweight and obese women. We further demonstrate that a measure of in-breast inflammation (CLS-B index) is a better correlate of these biologic end points than body mass index. The obesity→inflammation→aromatase axis is likely to contribute to the increased risk of hormone receptor-positive breast cancer and the worse prognosis of obese patients with breast cancer. Significance: We show that obesity-associated inflammatory foci in the human breast are associated with elevated COX-2 levels and activation of the PGE2→cAMP→PKA signal transduction pathway resulting in increased aromatase expression. These findings help to explain the link among obesity, low-grade chronic inflammation, and breast cancer with important clinical implications. Cancer Discov; 2(4); 356–65. ©2012 AACR. Read the Commentary on this article by Wang and DuBois, p. 308 This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 288