前沿 |《科学》子刊：三阴性乳腺癌治疗新策略——靶向这种免疫细胞

2023-03-17

免疫疗法细胞疗法临床研究

乳腺癌是最为常见的癌症类型，2020年的一项最新统计显示，当年全球约新增230万名乳腺癌患者，造成68.5万名患者死亡。其中，三阴性乳腺癌（TNBC）是乳腺癌最具侵袭性的分子亚型之一，占所有乳腺癌病例的10%-15%，其特征是缺乏雌激素和孕酮受体（ER/PR）以及缺乏人表皮生长因子受体-2（HER2）。

与其他乳腺癌亚型相比，TNBC患者往往更易出现复发和转移，导致预后不良。同时，由于ER、PR和HER2的表达水平较低，这类患者对于内分泌治疗和常用的靶向疗法都不敏感，TNBC患者的个体差异和肿瘤的分子异质性为“通用型”靶向疗法的开发带来了不小的挑战。

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来源: 药明康德

图片来源：123RF科学家们转而将目光放在TNBC的肿瘤微环境（TME）中，其中存在着大量的肿瘤浸润性免疫细胞。既往研究发现这些细胞对于肿瘤进展有着重要的影响，甚至其表型分析具有指示TNBC预后的效用，凸显了这些细胞作为TNBC患者免疫治疗靶点的潜力。其中，自然杀伤（NK）细胞是细胞毒性淋巴细胞，可以识别并消除肿瘤细胞，因此被认为是对肿瘤的早期反应者，它的存在也与多种癌症的治疗结局有着密切关联。

最近，宾夕法尼亚大学（University of Pennsylvania）的研究团队利用单细胞RNA测序技术和功能分析针对TNBC肿瘤微环境中的NK细胞展开了研究，详细分析了它的细胞组成和功能，并探讨了潜在的治疗策略。研究结果已整理发表于《科学》杂志子刊Science Translational Medicine上。

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研究人员选择了TNBC小鼠作为研究模型，这类小鼠的肿瘤具有高度自发性转移的特征。他们首先通过CD45抗体来区分TME中的免疫细胞（CD45+）和非免疫细胞（CD45-，如肿瘤细胞、纤维母细胞）。单细胞RNA测序分析表明， TNBC小鼠肿瘤中上皮间质转化、糖酵解以及缺氧相关的标志物表达水平升高，并且TME呈现出免疫抑制性特征，这些发现和以往报道相一致。此外，CD45-细胞亚群模拟了人类TNBC肿瘤的异质性和侵袭性特征，进一步验证了该模型用于研究TNBC肿瘤微环境的可行性。

CD45+免疫细胞共包含了15种不同的细胞亚群，其中，Nkg7阴性（Nkg7-）的NK细胞和NKT细胞在高度转移性/非转移性TNBC之间有着较大的基因表达差异。Nkg7-细胞可进一步被细分为5类NK或NKT细胞亚群，通过对比这些细胞亚群在转移性/非转移性TNBC小鼠肿瘤内的分布差异，研究人员判断NK细胞是其中的主要细胞类型，表明NK细胞很可能是TME中决定肿瘤侵袭性的关键细胞群。

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锁定“嫌疑”细胞群后，研究人员开始着手分析NK细胞的特性及其在肿瘤微环境中所起的作用。经分析，在侵袭性TNBC小鼠中，其肿瘤NK细胞中负责细胞毒性和NK细胞激活功能的基因表达被下调，并且部分NK细胞亚群的颗粒酶表达也减少，表明这类小鼠TME中的NK细胞对于癌细胞的杀伤能力降低。此外，基因集富集分析结果显示，NK细胞有着更高的炎症反应水平，它们很可能在TNBC肿瘤微环境中发挥着促炎作用。不仅如此，研究人员还发现了未成熟的NK细胞在TNBC肿瘤中数量增加，并且伴有PD-L1及血管生成相关标志物表达升高。在多个侵袭性TNBC肿瘤小鼠TME中，研究人员也观察到了NK细胞的高频率出现，而非TNBC小鼠中则不然。TNBC肿瘤微环境中存在的NK细胞具有明显的表型差异，并且没有完全成熟。和前文的分析一样，它的确与肿瘤转移和血管生成相关。

TME中的NK细胞对于肿瘤细胞的作用恐怕不止于此。研究人员发现，N K细胞中的Wnt配体（如Wnt16）表达上调，并导致癌细胞中Wnt信号通路被激活。当敲除NK细胞的Wnt16基因后，与之共培养的乳腺癌细胞系所形成的肿瘤球（tumorsphere）个数显著减少，表明 TNBC肿瘤微环境内的NK细胞通过Wnt信号通路诱导了肿瘤细胞干细胞特性的产生。

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来源: 药明康德

如果在TME中“清除”这些NK细胞会发生些什么呢？研究人员利用NK1.1抗体耗尽TME中的NK细胞，发现肿瘤的发生和进展都得到了显著改善，同时引发了原发性肿瘤细胞的凋亡增加、癌症转移减少。有趣的是，当NK细胞耗尽后，肿瘤细胞的PD-L1表达降低，研究人员猜测NK细胞或许是参与TNBC肿瘤微环境免疫抑制形成的主要细胞类型。如果是这样，将NK细胞清除和免疫疗法结合或许会有更好的疗效。

研究人员没有猜错。他们向TNBC小鼠同时施用NK1.1抗体和PD-L1抗体，以耗尽TME中的NK细胞并降低癌细胞PD-L1的表达，发现与接受PD-L1抗体治疗的小鼠相比，这种组合疗法显著减少了腋窝淋巴结中K14阳性细胞的转移，并且造成原发癌细胞的凋亡增加和血管生成减少。除此外，TME中NK细胞的耗尽改善了TNBC小鼠对奥拉帕利治疗的反应， NK1.1抗体+奥拉帕利的治疗组合同样让癌细胞的凋亡增加，并且具有杀伤能力的CD8+T细胞在TME中的浸润增加，整体上看，小鼠的肿瘤生长被遏制，TME免疫抑制状况也得到了逆转。

除了直接“消灭”TME中的NK细胞，阻断癌细胞的Wnt信号通路也被证明可以发挥抗肿瘤功效。当研究人员同时对TNBC小鼠进行Wnt通路抑制剂（LGK-974）和PD-L1抗体处理后，小鼠的肿瘤进展被延缓，并且肿瘤内NK细胞的丰度显著降低，这些指标的表现优于仅接受PD-L1抗体治疗的小鼠。这些数据表明，不论是消耗NK细胞或是抑制Wnt配体分泌，当这些治疗方案与抗PD-L1疗法或化疗联合使用时有望增强对TNBC肿瘤的治疗效力。

最后，通过分析人类TNBC样本的基因组和蛋白数据，研究者们发现TNBC患者TME中NK细胞的数量增加，并且NK细胞标志物与TNBC患者的不良临床结局相关，提示上述在小鼠模型中得出的发现与结论在人类中可能同样成立。

综上，这项研究揭示了TME中NK细胞除了免疫功能之外，还可以通过激活Wnt信号通路诱导TNBC肿瘤产生干细胞特性，并确定了基于NK细胞、可用于改善TNBC患者预后新的治疗策略。

参考资料：[1] Thacker, Gatha et al. “Immature natural killer cells promote progression of triple-negative breast cancer.” Science translational medicine vol. 15,686 (2023): eabl4414. doi:10.1126/scitranslmed.abl4414

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