Characteristics of the Immune Microenvironment and Progress in Immunotherapy for Triple-Negative Breast Cancer
Triple-Negative Breast Cancer (TNBC), the most aggressive subtype of breast cancer, has relatively limited treatment options and poor prognosis due to lack of expression of the estrogen receptor (ER), progesterone receptor (PR), and human epidermal growth factor receptor 2 (HER2). Tumor immune microenvironment (TIME) plays a key role in the occurrence, development, invasion and metastasis of triple-negative breast cancer, and has an important impact on the prognosis of patients. Immunotherapy is one of the main therapeutic methods for triple-negative breast cancer. Immunotherapy targeting the tumor immune microenvironment provides a new direction for the treatment of triple-negative breast cancer. This article reviews the characteristics of the immune microenvironment of triple negative breast cancer and the progress of immunotherapy.
Triple Negative Breast Cancer
三阴性乳腺癌(Triple-Negative Breast Cancer, TNBC)是指乳腺癌细胞缺乏雌激素受体(Estrogen Receptor, ER)、孕激素受体(Progesterone Receptor, PR)的表达
肿瘤细胞不是单独存在,肿瘤的进展也不可能仅靠自身,而是在肿瘤微环境(Tumor Microenvironment, TME)中多种因素的共同作用下实现的。TNBC肿瘤微环境是由肿瘤细胞、免疫细胞、基质细胞、内皮细胞和多种细胞因子构成的
肿瘤浸润淋巴细胞(Tumor-infiltrating Lymphocytes, TILs)是主要来源于外周血中的淋巴细胞。在肿瘤细胞释放的趋化因子等信号吸引下,穿过血管内皮细胞进入肿瘤组织,从而形成肿瘤浸润淋巴细胞。肿瘤浸润淋巴细胞(TILs)主要由CD8+细胞毒性T淋巴细胞(CTLs)、CD8+组织驻留记忆T ( TRM )细胞、CD4+ T辅助1/2/17 (Th1, Th2, Th17细胞)和CD4+调节性T淋巴细胞(Tregs)构成
与激素受体(hormone receptor, HR)阳性的肿瘤相比,三阴性乳腺癌(triple-negative BC, TNBC)和HER2阳性的乳腺癌更容易被TILs浸润
TILs中的CTLs是主要的肿瘤杀伤细胞。它们能够特异性识别肿瘤细胞表面的肿瘤抗原与主要组织相容性复合体(MHC)分子复合物,通过释放穿孔素和颗粒酶等细胞毒性物质,直接导致肿瘤细胞裂解死亡。TILs中还包含一些具有类似NK细胞功能的T细胞(NK细胞样T细胞)。这些细胞可以在不依赖于MHC分子的情况下,通过释放细胞毒性物质和表达肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(TRAIL)等途径,诱导肿瘤细胞凋亡。TILs中的辅助性T淋巴细胞(Th细胞)和其他淋巴细胞可以分泌多种细胞因子,如干扰素-γ(IFN-γ)、白细胞介素-2(IL-2)等。IFN-γ可以增强巨噬细胞的抗肿瘤活性,促进肿瘤细胞表面MHC分子的表达,从而增强肿瘤细胞的免疫原性,使肿瘤细胞更容易被免疫系统识别和攻击。IL-2可以促进T细胞的增殖和活化,增强免疫系统对肿瘤的攻击能力
TILs分泌的一些细胞因子可以抑制肿瘤血管生成。例如,IFN- γ可以抑制血管内皮生长因子(VEGF)的产生,从而减少肿瘤血管的形成。肿瘤血管生成减少可以限制肿瘤细胞的营养供应和氧气供应,抑制肿瘤的生长和转移。TILs中的某些细胞可以分泌基质金属蛋白酶(MMPs)等酶类,破坏肿瘤细胞周围的细胞外基质。细胞外基质的破坏可以阻止肿瘤细胞的侵袭和转移,同时也有利于免疫细胞更好地浸润到肿瘤组织中,发挥抗肿瘤作用。
Denkert等
虽然TILs浸润的病例可能对免疫治疗更敏感,但需要更多的临床和实验室证据来支持
TAMs的广泛浸润与乳腺癌的不良预后有关。在肿瘤发生发展过程中,不同表型的巨噬细胞可以从血液、脾脏和骨髓的单核细胞库中招募,也可以从驻留祖细胞或通过局部增殖招募,浸润在肿瘤内部,形成肿瘤相关巨噬细胞
在TNBC肿瘤免疫微环境中,M2型TAMs促肿瘤,促免疫逃逸的机制主要体现在一下几个方面:首先,TAMs可通过分泌生长因子和炎症介质如CCL2、IL-1 α、IL-6、TNF-α等直接促进肿瘤细胞的增殖
其次,M2型TAMs通过分泌基质金属蛋白酶9 (MMP9)直接或间接分泌一种关键的促血管生成细胞因子VEGF-α,TAMs还产生来自成纤维细胞生长家族的其他促血管生成因子,包括TGF-α、TGF-β、EGF和PDGF
此外,M2型TAMs通过TGF-β招募Tregs释放抗炎细胞因子,促进免疫抑制的肿瘤微环境,抑制效应T细胞活化
研究发现细胞因子在TNBC免疫微环境中发挥着重要作用,深入了解这些细胞因子的功能和作用机制,对于开发新的临床治疗策略具有潜在价值。
研究表明,在免疫微环境中,趋化因子、白细胞介素( ILs )、脂肪因子、转化生长因子(TGFs)、肿瘤坏死因子(TNF)、集落刺激因子(CSFs)和干扰素(IFNs)等,可以单独、协同或拮抗地控制免疫和炎症反应
另一重要细胞因子是转化生长因子-β (Transforming Growth Factor Beta, TGF-β)。TGF-β是一种多功能的细胞因子,根据TNBC分期和TME的不同,可以同时具有抑癌和促癌作用
此外,研究表明,IL-6、IL-8和CCL5在TNBC生长和转移中发挥显著作用。这些细胞因子可以通过多种途径促进肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移。例如,IL-6可以激活STAT3信号通路,促进肿瘤细胞的存活和增殖;IL-8可以吸引中性粒细胞和巨噬细胞等免疫细胞到肿瘤微环境中,促进肿瘤血管生成和转移。而另一些细胞因子有助于促进肿瘤的炎症
免疫检查点抑制剂(immune checkpoint inhibitors, ICIs)主要包括程序性死亡受体-1 (programmed cell death receptor-1, PD-1)、程序性死亡配体-1 ( programmed cell death ligand-1, PD-L1 )和细胞毒性T淋巴细胞相关分子-4 (cytotoxic T lymphocyte-associated molecule-4, CTLA-4)
PD-1/PD-L1免疫检查点抑制剂与抗CTLA-4抗体联用在TNBC中的效果尚不明确,有望通过临床试验成为TNBC免疫治疗新的方式。
虽然免疫检查点抑制剂单独用于TNBC治疗时展现出了活性,但仅有少数患者能够从中受益。目前面临的一项重大挑战是如何准确地识别出那些有反应的患者。目前,针对免疫检查点抑制剂,研究的重点正转向探索具有潜在增效作用的联合治疗方案,尤其是与细胞毒性化疗相结合,以提高客观缓解率和改善临床治疗效果。
罗森布利特及其同事
LAG-3是继PD-1/PD-L1和CTLA-4之后又一个有前景的肿瘤治疗靶点。LAG-3也是一种免疫抑制性受体,在细胞因子产生缺陷的肿瘤浸润T细胞和Tregs上高表达
此外,PARP抑制剂与免疫检查点抑制剂联用同样具有协同效应。PARP抑制剂通过诱导DNA损伤和调节免疫微环境,为免疫检查点抑制剂提供了更多的免疫治疗靶点,并增强了T细胞的抗肿瘤活性。同时,免疫检查点抑制剂通过恢复T细胞的抗肿瘤作用,进一步增强了PARP抑制剂的抗肿瘤效果。结合PARP抑制剂(如奥拉帕尼、尼拉帕尼)和免疫检查点抑制剂(如阿特珠单抗)的临床试验正在进行,例如在NCT03101280研究中,评估了rucaparib和atezolizumab联合用于治疗晚期妇科肿瘤或TNBC的安全性和耐受性
随着对免疫系统的深入研究,不断有新的免疫检查点被发现。例如,T细胞免疫球蛋白和ITIM结构域蛋白(TIGIT)、吲哚胺2,3-双加氧酶(IDO)等。针对这些新的免疫检查点开发抑制剂,并与PD-1/PD-L1抑制剂联合使用,可能会带来更好的治疗效果
在三阴性乳腺癌(TNBC)的免疫治疗中,自然杀伤(NK)细胞的招募对于增强抗肿瘤免疫反应至关重要。招募自然杀伤(NK)细胞的优点是利用先天免疫并且避免ICIs的不利影响
双特异性抗体是指能同时特异性结合2个抗原或抗原表位的人工抗体
在三阴性乳腺癌(TNBC)的免疫治疗中,嵌合抗原受体T细胞(CAR-T)疗法是一种革命性的策略。CAR-T细胞的原理是利用患者自身的T细胞,通过基因工程技术,将一个能够识别特定肿瘤抗原的受体(CAR)导入T细胞中,使其能够特异性地识别并攻击肿瘤细胞。针对TNBC的CAR-T细胞疗法正在探索多种潜在靶点,如ROR1、MUC1、HER2、EGFR等
在三阴性乳腺癌(TNBC)的免疫治疗中,肿瘤疫苗是一种新兴的治疗策略。肿瘤疫苗通过将肿瘤抗原引入患者体内,激活或增强机体免疫系统,产生有效的抗肿瘤免疫反应,从而杀死或消灭肿瘤细胞
靶向TAMs在癌症中的促癌功能的临床前和临床策略正在开发中。这些方法包括通过阻断CCL2-CCR2或CCR5-CCL5轴来抑制巨噬细胞向肿瘤的募集、通过阻断CSF-1或CSF-1R来耗竭TAMs、阻断巨噬细胞“检查点抑制剂”,如CD47/SIRP1α、PD-1/PD-L1、MHCI/LILRB1、CD24/Siglec-10等,并抑制巨噬细胞的促肿瘤活性(抑制TGF-β或VEGF的表达)
免疫原性细胞死亡(Immunogenic Cell Death, ICD)是肿瘤细胞在特定条件下发生的一种特殊类型的细胞死亡,伴随着损伤相关分子模式(DAMPs)的释放,这些DAMPs能够招募抗原呈递细胞(如树突状细胞)吞噬加工肿瘤细胞抗原,并进一步激活T细胞适应性免疫应答。因此,诱导TNBC细胞发生ICD是一种有前途的免疫治疗策略,可以显著增强抗肿瘤免疫效应。抗细胞因子主动免疫也是一种有潜力的肿瘤免疫治疗策略。细胞因子如IL-2和IL-12
在抗肿瘤细胞因子中,IL-2是研究最多的细胞因子之一,因为它可以增强细胞毒性T细胞和NK细胞的活性,因此可以增强抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用
另外,由于TGF-β、IL-6和IL-8的过度表达与晚期疾病、较高的复发风险、干性、治疗抵抗和免疫抑制相关
在TNBC中,肿瘤坏死因子-α (TNF-α)可以通过多种途径影响免疫反应。一方面,TNF-α可以直接作用于肿瘤细胞,诱导肿瘤细胞凋亡和坏死。另一方面,TNF-α可以激活巨噬细胞、T细胞和NK细胞的抗肿瘤活性
干扰素-γ (IFN-γ)是一种重要的促炎细胞因子。在TNBC免疫微环境中,IFN-γ可以促进肿瘤相关巨噬细胞向M1型极化,增强巨噬细胞的吞噬作用和抗原呈递能力
免疫检查点抑制剂、细胞因子疗法和肿瘤疫苗等治疗策略可以与促炎细胞因子联合使用,提高TNBC的治疗效果。未来的研究需要进一步深入了解TNBC免疫微环境中促炎细胞因子的作用机制,开发更加有效的治疗策略,提高TNBC的治疗效果。
虽然TNBC的免疫治疗手段不断丰富,但仍存在许多问题挑战。首先,TNBC免疫治疗手段有限,由于缺乏相应的治疗靶点,如雌激素受体、孕激素受体和人表皮生长因子受体2 (HER2)的表达,使得其治疗手段相对有限。传统的化疗虽然可以缩小肿瘤,但预后往往不佳,且存在较高的复发和转移风险。其次,TNBC的肿瘤微环境具有高度异质性,不同患者的肿瘤在基因表达、信号通路等方面差异显著,这使得其治疗反应和预后存在很大的差异,并且单一的免疫治疗策略难以对所有患者有效。因此,如何针对不同类型的TNBC制定个性化的治疗方案是一个巨大的挑战。同时,免疫治疗虽然为TNBC患者带来了新的治疗希望,但也可能引发一系列的不良反应
同时,TNBC的未来发展机遇体现在,首先,还存在许多未深入研究的新型药物。随着对TNBC分子机制的深入理解,以及新型药物的不断研发,如抗体偶联药物(ADCs)和免疫检查点抑制剂等,为TNBC的免疫治疗提供了新的治疗选择。这些药物具有精准靶向和高效杀伤肿瘤细胞的能力,有望显著提高TNBC的治疗效果。其次,近年来,免疫治疗在TNBC中取得了显著的疗效。例如,TORCHLIGHT
TNBC的免疫微环境具有一定的特点。一方面,TNBC通常具有较高的肿瘤浸润淋巴细胞比例以及相对较高的PD-L1表达水平,显示出较高的免疫原性,这为免疫治疗提供了潜在的靶点。然而,TNBC也存在高度的肿瘤异质性,不同患者的肿瘤在基因表达、信号通路等方面差异显著,使得单一的免疫治疗策略难以对所有患者有效。联合治疗策略的探索,如免疫治疗与化疗、靶向治疗、抗血管生成治疗等联合应用,可能产生协同效应。新技术和新药物的研发,如双特异性抗体、癌症疫苗、细胞治疗等,为TNBC治疗带来更多选择。
总之,深入研究TNBC的免疫微环境,理解其与免疫治疗的关系,对于克服当前挑战、把握机遇,提高TNBC免疫治疗的效果和患者的生存质量具有重要意义。
国家自然科学基金项目(82160697);云南省天然药物药理重点实验室开放基金项目(YKLPNP-K2503);云南省“兴滇英才支持计划”青年人才项目(YNWR-QNBJ-2018-380);昆明医科大学研究生创新基金项目(2024S198)。
*第一作者。
#通讯作者。