肿瘤微环境在三阴性乳腺癌中的研究进展

The Progress of Tumour Microenvironment in Triple-Negative Breast Cancer

摘要: 三阴性乳腺癌(triple negative breast cancer, TNBC)是乳腺癌中最具侵袭性的亚型，转移性和远处复发的发生率高，缺乏特异性靶点，易产生耐药性，这与它不同于其他亚型的独特肿瘤微环境(TME)密不可分。TME是肿瘤细胞赖以生存和发展的复杂环境，主要由肿瘤细胞、基质细胞及组织、微血管、以及各种趋化因子等构成。TME的存在提升了肿瘤细胞增殖、侵袭、转移及免疫逃逸能力，阻碍TNBC的抗肿瘤反应。肿瘤细胞与TME相辅相成，了解TME将有助于设计基于TNBC的靶向治疗。本文将针对于TME如何促进TNBC发生发展的最新研究进展进行综述。

Abstract: Triple negative breast cancer (TNBC) is the most aggressive subtype of breast cancer, with a high incidence of metastasis and distant recurrence, a lack of specific targets and a tendency to develop drug resistance, which is inextricably linked to its unique tumour microenvironment (TME). The presence of TME enhances the proliferation, invasion, metastasis and immune escape of tumour cells and hinders the anti-tumour response of TNBC. Tumour cells and TME complement each other and understanding TME will help in the design of TNBC-based targeted therapies. This article re-views the latest research advances on how TME contributes to the development of TNBC.

1. 背景

乳腺癌(BC)是全球女性最常见的恶性肿瘤，尽管诊断技术和治疗方式在有所改进，但乳腺癌的发病率在全世界范围内仍不断增加，并且是女性癌症死亡的主要原因 [1] 。其中最难治疗的是三阴性乳腺癌(TNBC)，这是一种在免疫组织化学(IHC)分析下雌激素受体(ER)，孕激素受体(PR)和人表皮生长因子受体2 (Her-2)均表达阴性的一种乳腺癌亚型 [2] ，占乳腺癌的15%~20%，具有侵袭性、转移性和明显的抗药性。然而，由于缺乏特异性靶点，治疗方式有限，初期对化疗有一定的疗效，但后期复发率很高。肿瘤微环境(TME)对TNBC的发生、发展和进展有多种影响 [3] 。对TME及其作用机制和相关分子的深入了解将为TNBC的生物学行为提供重要的见解，也可以为临床治疗提供新的思路。

2. TNBC的高度异质性

TNBC占乳腺癌病例的15%~20%，具有高侵袭性，高复发率，快速转移和不良预后等特点 [4] 。主要影响年轻女性，在非裔美国人和西班牙裔亚组中患病率较高 [5] 。化疗是目前治疗TNBC主要的全身疗法。此外TNBC是一种具有高度异质性的疾病，表现出不同的基因表达谱、分子多样性、较高的染色体异位率 [6] ，并且在病理特征和生物学行为等方面也有很大的差异。

邵志敏教授团队通过庞大的基因数据分析，根据不同基因特征又将TNBC分为了四种亚型：即雄激素受体型(LAR)，免疫调节型(IM)，基底样免疫抑制型(BLIS)，间充质型(MES) [7] 。这四种亚型表现出的特性也有较大差异，其中TNBC患者的雄激素受体(AR)表达阳性的LAR型占TNBC肿瘤的10%~53%，在中国TNBC患者中最常见 [8] 。AR常出现在较小的TNBC肿瘤或无淋巴结转移的病例中，并且在化疗不敏感或产生耐药型的TNBC中也可能会有高水平的表达，在晚期肿瘤中的表达常常预示着TNBC患者预后不良，在AR + TNBC细胞中，AR作为一种配体激活的转录因子，可通过涉及不同的细胞内信号通路促进肿瘤增殖和侵袭，研究发现AR拮抗剂治疗不仅可以应用于对化疗反应不佳的AR + TNBC，也可以考虑用于TNBC的联合治疗 [9] [10] 。IM亚型具有一个独特的免疫微环境，它的特点是CD8+ T细胞浸润大量增加，免疫检查点分子CTLA-4和PD-L1的表达相对较高 [11] 。因此该亚型肿瘤可能对免疫检查点抑制剂(ICIs)特别敏感，也可通过调节其免疫环境进行个体化治疗。BLIS亚型是基因组最不稳定的，具有抑癌基因TP53的高突变率和很多参与DNA修复基因的缺失 [12] 。还表现出T细胞、B细胞和自然杀伤细胞免疫调节途径和细胞因子途径的下调 [6] 。MES亚型在遗传上相对稳定，具有遗传性乳腺癌信号通路的高表达 [6] 。在新辅助化疗后获得完全病理缓解的患者通常有良好的预后 [13] ，针对TNBC分子亚型研究可能预测临床实践中最有可能受益于新辅助治疗的患者，并且还可以针对不同的分子亚型提供针对性的个体化治疗。

3. TNBC特殊的TME

TME由肿瘤细胞，细胞外基质(ECM)成分，各种基质细胞，如癌症干细胞(CSC)，免疫细胞，与癌症相关的成纤维细胞(CAF))，血管系统和各种信号分子构成 [14] 。在癌症等恶性疾病中，ECM通常变得紊乱，这种异常的ECM可以提供各种信号来促进肿瘤的发生，肿瘤相关的血管生成和炎症，并导致致瘤微环境的产生 [15] 。CAFs在TME中起着不可或缺的作用，可通过自分泌和旁分泌途径释放细胞因子、趋化因子和生长因子，对TME产生重大影响，从而促进恶性行为，如肿瘤细胞生长、侵袭和转移，并增强血管生成 [16] ，并且发现CAFs还可以促进肿瘤浸润淋巴细胞的M2极化来参与肿瘤的免疫调节 [17] 。CSC存在很多实体瘤中，具有很强的自我更新和分化的能力，与正常干细胞不同，它不受人体机制的调节，可以持续扩增产生异质性的肿瘤细胞 [18] ，不仅是所有恶性肿瘤中肿瘤细胞的来源，还可以引起肿瘤对化疗药物产生耐药性，从而导致复发和远处转移 [19] 。然而TNBC具有的独特免疫微环境，与其中的免疫细胞是密不可分的。

TNBC的TME中具有显著的肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)和巨噬细胞浸润，B细胞和T淋巴细胞在免疫防御中起着至关重要的作用，其中的CD4+ T辅助细胞在调节免疫反应中起重要作用，可通过募集各种免疫细胞，帮助B til诱导产生免疫活性。CD8+细胞毒性T细胞可以抵御细胞病原体，特异性杀伤靶细胞。肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)也是TNBC肿瘤生长和进展的重要促成因素，其中表达CD68的M1类巨噬细胞可以产生自由基，具有杀伤肿瘤的作用 [20] ，而表达CD68和CD163的M2类巨噬细胞可以通过分泌趋化因子或生长因子促进肿瘤的生长和转移 [21] 。并且TAMs和TILs被认为是癌症的重要预后因素。

4. TME介导TNBC免疫逃逸

体内的免疫系统具有免疫监视的作用，当体内产生恶性肿瘤细胞时，免疫系统能够快速识别并清除，然而肿瘤细胞可以通过多种机制来逃避免疫系统的识别与攻击，从而导致免疫逃逸。肿瘤微环境成分有助于肿瘤细胞的免疫逃逸 [22] 。包括免疫抑制细胞如调节性T细胞(Treg)的招募，以及负性调节因子如PD-1和PD-L1的表达等。TNBC的微环境表型可分为三个异质性的簇，这三个簇具有不同的潜在免疫逃逸机制，簇1是因为先天免疫细胞吸引力存在缺陷，簇2是因为先天免疫细胞趋化但失活并且低肿瘤抗原负荷，簇3是因为免疫检查点分子的高表达 [23] 。

4.1. 程序性细胞死亡配体1 (PD-L1)的上调导致免疫逃逸

程序性细胞死亡配体1 (PD-L1)是一种免疫抑制蛋白，通常在癌细胞上表达并介导免疫逃逸 [24] 。肿瘤细胞可以利用PD-L1的上调逃避免疫识别和清除，并且PD-L1可以作为乳腺癌在内的各种肿瘤类型预后不良的指标 [4] [25] 。PD-L1的上调可以说是癌细胞逃避免疫监视一种适应。关于在TNBC的TME PD-L1上调的机制研究更加深入，但至今还不是很清楚，下面将阐述近期了解到的相关研究。肿瘤微环境中PD-L1的表达可以由多种细胞因子外源性诱导，干扰素γ (IFNγ)是最强诱导剂 [26] 。表观遗传因子组蛋白脱乙酰酶2 (HDAC2)在TNBC中表达显著高于其他乳腺癌亚型，可以通过激活JAK-STAT1通路促进IFNγ诱导TNBC细胞中PD-L1的表达 [27] 。E3泛素连接酶UBR5在IFN-γ诱导的TNBC PDL1转录中也起到关键作用 [28] 。MUC1-C是一种在TNBC细胞中异常表达的致癌蛋白，可以通过IFN-γ途径在肿瘤免疫监视和逃避中发挥作用 [29] 。但值得注意的是IFN-γ在肿瘤免疫应答中有着双重作用，一方面可以通过调节免疫反应和细胞周期，抑制肿瘤发生 [30] 。另一方面，像前文描述那样，IFN-γ可以通过调节TME来促进肿瘤细胞的免疫逃逸。TME中的代谢异常，如缺氧，低PH值，缺乏营养物质等会引起内质网应激，持续性的内质网应激是肿瘤的特征 [31] 。新研究发现在内质网应激下，乳腺癌细胞会产生含有miR-27a-3p的外泌体。外泌体miR-27a-3p上调巨噬细胞中的PD-L1，并通过激活PTEN-AKT/PI3K途径从而促进乳腺癌细胞的免疫逃逸 [32] 。PD-1/PD-L1检查点被认为是中晚期或转移性TNBC的治疗方案，更好地了解PD-L1的调控机制有助于更好的预测患者的反应和改善治疗。这些新发现具有强有力的证据和理论基础，可以为基于免疫检查点阻断的TNBC治疗提供新的治疗靶点。

4.2. TME中的T细胞参与免疫逃逸

肿瘤微环境(TME)中的T细胞在癌症免疫监测中起着关键作用 [33] ，T细胞受体(TCR)识别肿瘤细胞上的抗原后，组织相容性复合体(MHC)I类或II类分子以肽形式呈递，细胞毒性T细胞(CTL)也是指激活的CD8+ T细胞对肿瘤细胞的破坏。因此肿瘤细胞经常使MHC-I通路基因失活来逃离细胞毒性T细胞的作用，SOX4转录因子受肿瘤细胞表面整合素阿艾αVβ6受体的调节，可以抵抗TNBC细胞对T细胞介导的细胞毒作用。新研究发现，通过使用整合素αVβ6单克隆抗体可以通过抑制SOX4表达从而抑制出现具有低MHC类水平的肿瘤细胞，从而使TNBC细胞对细胞毒性T细胞敏感，并且实验发现在PD-1阻断反应不佳的高转移鼠TNBC模型中可以获得显著的生存益处 [34] 。肿瘤相关成纤维细胞(CAFs)作为一种物理屏障分布在癌巢的外围，可以防止T细胞攻击肿瘤细胞，从而导致肿瘤免疫逃避，然而阻断FGFR信号通路可能破坏CAFs建立的物理屏障和抑制CAFs分泌血管细胞粘附分子1 (VCAM-1)来促进T细胞浸润至三阴性乳腺癌 [35] 。免疫系统是把“双刃剑”，它在消灭肿瘤细胞的同时，也可以促进肿瘤细胞的生长。比如调节性T细胞(Treg)，它是肿瘤微环境中最为重要的一类细胞，TNBC微环境中的Tregs浸润程度明显高于其他乳腺癌亚型 [36] ，可通过分泌选定的趋化因子来抑制过度的免疫反应，这种抑制性也为肿瘤的免疫逃逸提供了机会 [37] ，Tregs识别不同肿瘤抗原的结构和分子，为了逃避免疫识别，肿瘤细胞利用不同的机制来修饰、下调甚至完全丢失这些抗原 [38] 。

5. TME促进TNBC远处转移

TNBC具有很高的远处转移风险，也是导致患者死亡的主要原因。1889年，英国外科医生Stephen Paget发表了开创性的“种子和土壤”假说，解释了转移不是一种随机模式。而是某些肿瘤细胞(他将其等同于“种子”)对某些器官的环境(他将其等同于“土壤”)具有特定的亲和力。只有当种子和土壤相容时才会形成转移。

TME在TNBC转移中的作用最近得到了强调，主要涉及癌症和基质细胞之间的相互作用 [39] 。原发性肿瘤内的癌细胞先进入周围的肿瘤相关基质，才能进入邻近的正常组织实质。癌细胞要想进入基质，必须先突破基底膜(BM)，进入基质后，他们将面临微环境中的各种肿瘤相关的基质细胞，比如成纤维细胞，脂肪细胞，间充质干细胞，巨噬细胞和其他免疫细胞等 [40] 。基质细胞能够通过各种调节机制来进一步增强肿瘤细胞的侵袭转移行为。

首先值得一提的是肿瘤成纤维细胞(CAF)，它对TNBC的转移具有很重要的作用，正常基质成纤维细胞向癌相关成纤维细胞的转化是致癌微环境形成的重要一步，CAFs能通过向TME中分泌细胞因子、趋化因子和生长因子直接促进肿瘤细胞的运动。例如CAFs可分泌CXCL12来调节乳腺肿瘤细胞中细胞骨架，从而促进肿瘤细胞转移 [41] 。在肿瘤细胞、肿瘤血管内皮细胞和专业抗原呈递细胞(APCs)中均有表达的免疫检查点分子B7-H3 [42] ，并在肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)中特异性富集，通过促进ECM重建和肿瘤血管生成表现出巨大的促转移功能 [43] 。肿瘤相关间充质基质细胞(TA-MSCs)是骨髓间充质干细胞(BM-MSCs)通过与肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)的相互作用转化而成的，对TNBC转移有促进作用 [44] ，但是具体机制还不够明确，所以没有有效的方法通过消灭TA-MSCs来阻止TNBC的转移。有研究发现成纤维细胞活化蛋白α(FAPα)在TA-MSCs过表达，这种跨膜蛋白可以通过让TA-MSCs分泌趋化因子配体来募集一系列TAMs，并促TAMs进一步极化成M2型，从而促进TNBC的生长和转移，因此，诱导FAPα凋亡可以作为抑制TNBC远处转移的一种非常好的治疗方式 [45] 。活化的T细胞释放的促炎细胞因子白细胞介素17A (IL-17A)，可在失巢凋亡的情况下维持循环肿瘤细胞(CTC)存活 [46] ，CTC的存在是发生肿瘤转移或癌症复发的一种机制，IL-17A还可以为TNBC的转移创造肿瘤微环境，可以通过刺激内皮脂肪酸β-氧化促进肿瘤血管生成 [47] ，从而为肿瘤细胞转移提供丰富的营养成分，在肿瘤快速进展时减少缺血性坏死。TNBC常表现出较高的糖酵解水平 [48] ，较多的葡萄糖摄取可以为肿瘤的增殖，侵袭，转移等一系列行为提供能量 [49] 。因此葡萄糖转运蛋白3 (GLUT3)在TNBC特别升高，这种转运蛋白可通过诱导TME中的调节因子，促进炎性TME，从而激活TME中的相关巨噬细胞，对肿瘤细胞的远处转移有促进作用 [50] 。对肿瘤微环境促进TNBC转移机制的研究，可以检测到微环境中与转移有关的因素的变化，为肿瘤转移的早期诊断和治疗提供新的思路。

6. 展望

TNBC作为乳腺癌中最“凶狠”的一种亚型，由于缺乏特异性靶点，化疗是目前唯一的一种全身治疗手段，但是治疗效果并不理想，容易产生耐药导致复发和转移。TNBC与其TME相互依存，相互促进，相互斗争。TME的研究是目前肿瘤研究的重要方向，近年来随着肿瘤细胞学和分子生物学的进展，人们对TNBC和TME的相互作用了解的越来越深入，这不仅对TNBC的发生、发展、转移有重要意义，也对其预防、治疗，预后起着重要作用。2022年11月PD-1抑制剂帕博利珠单抗被批准用于PD-L1高表达的早期高危TNBC癌患者的治疗。这种药品的批准使用，不仅为TNBC患者的治疗带来了希望，也是对致力于TME研究的一种认可，针对TME的研究有望给TNBC患者提供更多的治疗思路和选择，提高治愈率，改善预后。虽然目前有所成就，但是还有很多TME作用机制并不是很明确，我相信，在不远的将来，会有越来越多的靶点被发现，更多有疗效的靶向治疗应用于临床，即使是最为凶险的三阴性乳腺癌，也终能获得可防可控可治的效果。

利益冲突

所有作者均声明不存在利益冲突。

参考文献

NOTES

^*通讯作者。