腫瘤微環境在三陰性乳腺癌中的調控作用及其治療進展

趙佳琳 王學晶 李 炎 孫 強

根據2020年全球癌癥研究最新數據[1]，女性惡性腫瘤中乳腺癌的發生率位于第1位，病死率在癌癥相關死亡中為第2位；與其他亞型比較，三陰性乳腺癌(triple negative breast cancer，TNBC) 缺乏特異性治療靶點、預后差。腫瘤細胞與其所處的環境是一個功能性整體，腫瘤細胞與腫瘤微環境(tumor microenvironment, TME)互相影響，共同促進腫瘤的發生及發展。既往對腫瘤治療的思路多局限于腫瘤細胞本身，通過相應藥物殺傷腫瘤細胞，近年來開始研究TME的潛在治療價值，旨在通過TME改變腫瘤細胞的“土壤”環境。靶向TME同樣為TNBC的診療提供新思路。

一、TME的概念及組成

1.TME的概念：TME由腫瘤細胞、周圍的間質細胞(如免疫細胞、成纖維細胞、內皮細胞及脂肪細胞)、細胞外基質(extracellular matrixc, ECM) 和信號分子(如細胞因子和趨化因子)組成。早在1889年，近代病理學之父Paget[2]提出“種子與土壤理論”，即腫瘤轉移需要腫瘤細胞傳播即“種子”，和靶器官理想的環境即“土壤”，但之后在闡述其機制方面沒有重大進展。2015年，Hoshino等[3]發表于《Nature》的論文證實了這一理論，研究發現腫瘤在轉移過程中釋放數百萬攜帶蛋白質和遺傳內容物的囊泡即外泌體，確保靶器官提供適宜的TME，外泌體觸發靶器官的反應如炎癥及血管形成等，便于腫瘤細胞到達靶器官時進行增殖。

2.TME的組成：TME中的免疫細胞由腫瘤浸潤淋巴細胞(tumor infiltration lymphocytes, TILs)、巨噬細胞、中性粒細胞、髓源性抑制細胞(myeloid-derived suppressor cells, MDSCs)及發揮抗原遞呈作用的樹突狀細胞(dendritic cell, DC)等組成。腫瘤相關的巨噬細胞(tumor-associated macrophages, TAMs)的表型依賴于TME的信號表達，其表型包括抑制腫瘤的M1型和促進腫瘤的M2型；健康組織中巨噬細胞在M1和M2之間處于平衡狀態，而癌組織中該表型向M2方向移動[4]。MDSCs包括多形核MDSCs及單核MDSCs，分別反映其與中性粒細胞和單核細胞的相似性，目前研究表明二者均有明顯的促腫瘤作用[5]。

除免疫細胞外，TME中還有成纖維細胞及血管內皮細胞等基質細胞浸潤，構成腫瘤的非免疫微環境。腫瘤相關成纖維細胞(cancer-associated fibroblasts, CAFs)釋放基質細胞衍生因子及促血管生成因子等，促進腫瘤細胞生長和新生血管生成；血管內皮細胞主要介導血管的生成，共同為腫瘤轉移助力。ECM是由膠原蛋白、層粘連蛋白、纖維連接蛋白、透明質酸和硫酸軟骨素等組成的三維網絡，含多種腫瘤代謝產生的酸性物質，維持腫瘤的弱酸性環境及誘導上皮-間質轉化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)，是腫瘤轉移過程的重要屏障。除了ECM外，信號分子在誘導腫瘤發展和免疫反應中也發揮著重要作用；TME中的細胞因子，如腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α,TNF-α)、白細胞介素-1、白細胞介素-6、白細胞介素-10等，能共同發揮免疫抑制作用，阻止機體殺傷腫瘤細胞，并促進腫瘤的血管生成和轉移等[6]。

二、TNBC的異質性

TNBC是具有強侵襲性及轉移性的乳腺癌亞型，目前化療是其主要治療選擇；但部分患者經標準治療后仍在短期內出現復發及轉移，因此研究者試圖對TNBC進一步分型并探索個體化治療。復旦大學附屬腫瘤醫院邵志敏教授團隊通過分析465例中國TNBC患者的臨床病理、基因組及轉錄組數據，將TNBC分為腔內雄激素受體型(luminal androgen receptor, LAR)、免疫調節型(immunomodulatory, IM)、基底樣免疫抑制型(basal like immune suppressed, BLIS)及間充質樣型4種亞型，并在每個亞型中鑒定出相應的生物學標志物或潛在治療靶點[7]。中國TNBC患者以LAR型多見，主要特點為對靶向雄激素受體(androgen receptor, AR)治療敏感。劉娟等[8]對TNBC的臨床病理分析也顯示，AR陽性患者有較好的預后。TNBC亞型的多樣性側面證明其腫瘤間異質性，并可能指導進一步分型治療。

同時，TNBC的不良預后可能也與腫瘤內異質性相關。既往研究證實，腫瘤內異質性是腫瘤耐藥和治療失敗的一個主要原因，也是轉移性患者的治療難點之一。同時，同一腫瘤可能由具有不同性質和耐藥表型的腫瘤細胞組成，腫瘤內異質性決定腫瘤適應新的TME的能力[9]。隨著對腫瘤細胞與TME相互作用認識的加深，TME可能成為開發新型藥物以改善TNBC預后的有用工具。

三、TME在TNBC中的調控作用

1.免疫細胞及因子的作用：既往研究中，惡性腫瘤的侵襲性、轉移性、耐藥性及不良預后，既取決于腫瘤本身的表觀遺傳學特征，也取決于TME中的相關因素；機體可以誘導多種免疫細胞及因子以殺傷腫瘤細胞，腫瘤細胞同樣能通過釋放免疫抑制因子等策略逃避免疫攻擊。TNBC具有獨特的腫瘤免疫微環境(tumor immune microenvironment,TIME)。Gruosso等[10]對TNBC的TIME進行分析發現，具有免疫反應的TIME表現為能分泌顆粒酶B的CD8+TILs浸潤，并有多種免疫抑制分子如吲哚胺2,3-雙加氧酶(indoleamine 2,3-dioxygenase, IDO)和程序性細胞死亡配體1(programmed cell death ligand 1, PD-L1)的表達增加，為預后良好類型；無腫瘤CD8+TILs浸潤的“冷環境”的特點是負性免疫分子B7-H4的高表達，為預后不良類型。同時，TME在PD-L1表達的調控中也有重要作用[11]。TME中多種細胞因子可調控PD-L1的表達而引起免疫抑制，其中大多數為炎性因子，而TME中炎性因子的高表達可能是導致免疫治療效果差的原因，因此聯用抗炎藥物和PD-L1抑制劑可能使TNBC患者獲得更好的治療效果。此外，免疫治療效果也取決于腫瘤細胞和免疫細胞的代謝，兩者需要類似的代謝物、并在TME內競爭葡萄糖和氨基酸等共同營養資源；腫瘤細胞通過減少免疫細胞的關鍵營養物質，同時釋放免疫抑制分子獲得缺氧和酸性環境，免疫細胞則在TME內進行劇烈的代謝重塑以適應新環境，聯合免疫治療和限制腫瘤細胞代謝的治療策略能增加TILs的浸潤以促進抗腫瘤反應。

TAMs通過釋放抑制性細胞因子、降低TILs功能及調節TME中PD-L1的表達來促進TNBC的進展；浸潤性TAMs的存在往往提示預后不佳。促TNBC轉移的基質細胞及信號因子，主要通過使TME內血管生成因子和MSDCs的增加來影響TNBC的侵襲和遷移能力。賴氨酸特異性組蛋白脫甲基酶(lysine-specific histone demethylase, LSD) 抑制劑可增加M1樣信號表達，促進巨噬細胞極化；同時，LSD1特異性抑制劑可減少TNBC細胞遷移及MSDCs浸潤，并減少肺轉移灶[12]。MDSCs可控制癌細胞的生長和轉移，腫瘤免疫逃逸機制的研究認為，MDSCs是治療TNBC的重要靶點，而某些植物中萃取的化學物質可能作為MDSCs的有效抑制劑。

2.CAFs的作用： CAFs是腫瘤基質的主要成分，可重塑ECM及分泌細胞因子來促進腫瘤進展，CAFs分泌的細胞因子使腫瘤細胞增殖，促進免疫抑制，并誘導表觀遺傳學改變及EMT過程；同時，TME中的CAFs可能與TNBC的化療耐藥相關。CAFs同樣具有異質性，腫瘤細胞與CAFs的相互作用及CAFs異質性都能導致TNBC對標準化療耐藥及后續疾病進展。Liubomirski等[13]研究發現，加入細胞因子后能刺激與MSCs或CAFs共培養的TNBC細胞表達更高水平的趨化因子CXCL8；而TNF-α能誘導與MSCs共培養的TNBC細胞增強在小鼠模型的侵襲性和肺轉移能力。Costa等[14]在研究中確定了與乳腺癌相關的4個不同性質及激活水平的CAF亞群，與TNBC相關的是CAF-S1及CAF-S4，其中CAF-S1可通過復雜機制促進免疫抑制微環境形成，其特點是成纖維細胞激活蛋白(fibroblast activation protein，FAP)陽性；因此，免疫檢查點抑制劑與CAFs相關抑制劑聯用可能增加TNBC對免疫治療的反應，從而改善TNBC患者的預后。

3.血管內皮細胞的作用：血管內皮細胞位于血管的腔面，是其重要組成部分之一；TME的新生血管是腫瘤細胞對氧和營養的需求增加的表現，細胞主要通過分泌血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)和成纖維細胞生長因子2(fibroblast growth factor 2, FGF-2)來刺激血管生成，新生成的血管向快速增殖的腫瘤輸送氧和營養物質，同時腫瘤細胞與血管內皮細胞的相互作用使血管功能失調、管腔不規則及通透性增加，導致TME內的流體壓力增加、血流不均勻及異型血管生成。TME中VEGF過量影響血管通透性、并使血管結構紊亂，增加TME的缺氧，有助于腫瘤的進展；而位于血管的基部、穩定血管結構的周細胞，在新生血管中數量明顯減少，造成血管通透性增加，從而促進腫瘤細胞的生長和血管內擴張[15]。

4.脂肪細胞的作用：脂肪組織是乳腺組織周圍最豐富的細胞成分之一，能通過分泌腫瘤生長相關的激素和細胞因子等，引起腫瘤細胞表型的改變。脂肪細胞通常先在TME內富集，通過TME中其他細胞分泌的細胞因子轉化為具有成纖維細胞樣的表型、有小而分散的脂滴、低表達的脂聯素和其他脂肪因子的腫瘤相關脂肪細胞(cancer-associated adiposes, CAAs)；完成轉化后，CAAs能分泌多種細胞因子和脂肪因子，并釋放游離脂肪酸(free fatty acids, FFAs)和基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)，促使免疫細胞進入TME，形成類似慢性炎癥的環境，促進EMT過程及侵襲性腫瘤表型形成。CAAs除能分泌趨化因子、白細胞介素、瘦素、TNF-α及VEGF等加速乳腺癌侵襲和轉移，還能使TME產生代謝重塑來促進腫瘤進展。腫瘤細胞可通過與CAAs的相互作用，誘導脂肪細胞調控包含碳水化合物、脂質和氨基酸在內幾乎所有高分子營養物質的代謝，從而適應新的代謝過程進行增殖[16]。

5.ECM的作用：ECM除能提供TME中細胞附著、增殖及遷移所需的三維網狀環境，在支持腫瘤進展和轉移中也發揮著關鍵作用，ECM可向腫瘤細胞提供持續的增殖信號、抵抗細胞凋亡及誘導新生血管，從而促進腫瘤的侵襲和轉移。整合素介導細胞粘附于ECM上，上皮細胞與Ⅰ型膠原結合可誘導EMT，導致ECM調節 MMPs分泌，而MMPs負責從ECM中分解腫瘤細胞，最終導致腫瘤細胞的間質侵襲，并誘導腫瘤干細胞(cancer stem cells, CSCs)的形成和轉移，靶向MMPs抑制劑目前也被批準用于晚期癌癥治療的臨床試驗[17]。此外，ECM作為物理屏障，還影響免疫細胞、抗體和相關藥物滲透進腫瘤部位。

四、靶向TME治療TNBC的潛在價值

如前所述，腫瘤細胞與TME之間的雙向作用可能在多個途徑上促進腫瘤的進展，腫瘤細胞通過改變TME以產生適宜的生存環境，TME又能反過來調控腫瘤細胞以影響腫瘤細胞的行為，因此，以TME為靶點可以為癌癥治療提供新思路。Li等[18]發表在《Cancer Research》的論文指出，抗癌基因突變能誘導TME改變并產生促腫瘤的分子機制，靶向TME的治療策略有其自身優勢，如間質細胞具有穩定的遺傳背景、不易出現突變及產生耐藥，與腫瘤細胞比較，TME的異質性更小、療效相對穩定，并有可能預測腫瘤組織對治療的反應性。TME是當前癌癥研究的熱點，TNBC中靶向TME治療主要包括以下進展：

1.靶向免疫治療：靶向程序性死亡受體1(programmed cell death 1, PD-1)/ PD-L1的免疫療法主要通過阻斷PD-1/PD-L1通路，誘導腫瘤凋亡及破壞免疫逃逸系統，以達到殺傷腫瘤的目的；在乳腺癌領域，美國食品及藥物管理局(Food and Drug Administration, FDA)已加速批準首個針對TNBC的免疫治療方案，即阿特珠單抗(atezolizumab)聯合紫杉醇(abraxane)用于一線治療無法切除的局部晚期或轉移性PD-L1 陽性的TNBC，為TNBC的臨床治療提供新選擇。如前所述，TNBC的IM型主要表現為免疫治療靶點的高表達，而BLIS型則表現為免疫抑制型TME，明確PD-1/PD-L1等靶點在TME的作用機制，有助于充分發揮其抑制劑的作用，在IM型中優先評估相關免疫指標的表達可能增加免疫治療獲益，從而實現精準醫療的目標。此外，免疫治療同樣正經歷著認識上的轉變，即從傳統“增強免疫原性”的觀念，轉向“免疫正?；币詫崿F治療更有效且毒性更小的目標[19]。由于TNBC中TME的復雜性，除了PD-1/PD-L1通路外，靶向TAMs的LSD抑制劑、其他免疫檢查點抑制劑的機制研究及其與PD-1/PD-L1通路相關藥物聯用的可行性有待于進一步研究。對TME進行個體化分析將有助于探索TNBC的靶向免疫方案。

2.靶向其他成分及聯合治療：雖然免疫治療為TNBC治療提供了新方向，由于TNBC中TME的異質性，仍有患者對免疫治療存在耐藥性，靶向TME中其他成分的治療同樣值得重視。TNBC細胞可通過新型精胺氧化酶(spermine oxidase, SMO)作用于CAFs來維持腫瘤細胞的干性，靶向SMO的小分子抑制劑聯合化療已在晚期TNBC患者中開展Ⅰ期臨床試驗；靶向VEGF的小分子酪氨酸激酶抑制劑的多項臨床試驗結果也證實其在晚期TNBC中的安全性和有效性[20]。此外，聯合治療同樣能通過影響免疫治療提高療效，除上述的抗炎藥物、限制腫瘤細胞代謝及CAFs相關抑制劑與免疫治療聯用方案外，ECM中的透明質酸也可能影響腫瘤細胞對免疫治療的敏感性[21]，而選擇性布魯頓酪氨酸激酶依魯替尼(ibrutinib)能同時調節免疫抑制分子IDO的信使RNA的表達并調節MDSCs的功能[22]。

3.植物化學物質：植物化學物質可抑制炎性因子、轉錄因子、細胞因子和趨化因子的分泌，影響腫瘤細胞相關的干細胞信號通路和基因表達，并與TME中的細胞產生作用；因此，單用植物化學物質或與化療及免疫療法聯用，可能是治療TNBC的另一種思路。近年來研究表明，從姜黃中分離出的姜黃素化合物，可使TNBC細胞抗凋亡蛋白的下調因子表達升高；柑橘果實中的黃酮類化合物可下調促腫瘤蛋白的表達并上調抑癌因子的表達。甘草素是異黃酮類化合物的衍生物，可改變TNBC細胞系的蛋白質組學和RNA表達譜而產生抗癌作用；硫磺素是一種富含硫的膳食化合物，能通過調控表觀基因沉默機制來發揮治療效果[23]。

4.離體模型與工程技術：體內模型可提供由免疫系統、血管系統及其他TME成分組成的動態環境，但構建體內模型耗時、費力且價格高昂；異種移植模型缺乏正常的免疫系統，而免疫系統又是腫瘤發展過程的重要部分，因此同基因小鼠模型不能完全反映人體對腫瘤的反應。相較而言，離體模型的構建更簡單，更容易分析動態變化過程，并能通過調節變量更好地分析其中的作用機制。工程三維模型使用如水凝膠等生物材料和多種細胞的共培養模型，使這些細胞維持其固有形態，并實現細胞與細胞和細胞與ECM的相互作用。離體模型可模擬與TME相似的環境，對其中的腫瘤細胞、成纖維細胞、脂肪細胞、免疫細胞、血管及其他基質成分進行空間層面的設計。Truffi等[24]研究指出納米醫學在構建TME模型中的作用，并重點研究納米藥物靶向CAFs的機制，雖然納米藥物可在原理上實現精準定位，復雜的TME環境同樣影響納米藥物到達腫瘤部位的能力，從而降低藥物的抗癌效果。但隨著工程技術的進步，優化離體模型將有望提高靶向TME策略的臨床可行性。

五、展 望

TME在TNBC的侵襲和轉移過程中起著重要作用。TME為腫瘤細胞與周圍免疫細胞、成纖維細胞、內皮細胞等細胞的定植及細胞間的相互作用提供適宜的條件，而腫瘤細胞與TME中其他細胞相互作用又能引起TME的改變，促進腫瘤侵襲性生長、新生血管生成及靶器官的轉移。由于乳腺癌的異質性，需要了解腫瘤細胞與TME之間的復雜關系，通過腫瘤細胞與TME的相互作用來探索腫瘤的發展機制并指導后續治療。TNBC具有獨特的TME，同時TME的異質性也與TNBC的亞型相關，分子分型基礎上的靶向TME治療將有助于實現“精準醫療”。

關于TIME的研究前景廣闊，針對免疫檢查點抑制劑及其他新型免疫治療靶點的機制值得進一步研究；探索理想的用藥劑量、持續時間及聯合用藥的可能方案，努力改變TNBC的免疫抑制微環境并誘導持久的抗腫瘤活性，將有助于最大限度地提高免疫治療的療效。TME中其他細胞及成分的靶向治療、聯合治療及植物化學成分等相關研究，也為TNBC的治療提供了新思路。此外，評估TNBC中靶向TME治療的臨床前研究同樣值得重視。構建合適的腫瘤模型及藥物載體，動態觀察藥物對TME的影響，并通過轉化研究在臨床試驗中進行驗證，都有助于提高靶向TME治療的臨床效果。相信通過進一步研究，未來TNBC的治療將取得更大的突破。