《Nature Communications》：Glycosylated extracellular matrix drives immune suppression by modulating macrophage-T cell crosstalk in triple-negative breast cancer
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肿瘤细胞外基质（ECM）日益被认为是驱动癌症免疫抑制和治疗抵抗的关键因素。然而，介导这种免疫抑制性微环境的特定ECM组分及其机制仍知之甚少，阻碍了新疗法的开发。研究人员采用多组学综合分析方法研究三阴性乳腺癌（TNBC），这是一种具有侵袭性且治疗抵抗的亚型。研究
肿瘤细胞外基质（ECM）日益被认为是驱动癌症免疫抑制和治疗抵抗的关键因素。然而，介导这种免疫抑制性微环境的特定ECM组分及其机制仍知之甚少，阻碍了新疗法的开发。研究人员采用多组学综合分析方法研究三阴性乳腺癌（TNBC），这是一种具有侵袭性且治疗抵抗的亚型。研究人员报道，TNBC中的ECM免疫调节作用由ECM蛋白的翻译后糖基化修饰所介导。利用去细胞化的人TNBC样本，研究人员证实靶向性酶促去除这些ECM糖基可修饰肿瘤免疫微环境。这种修饰使肿瘤相关髓系细胞重编程为免疫调节表型，并改善T细胞浸润。值得注意的是，ECM去唾液酸化改变了T细胞上的选择素（selectin）及选择素配体（selectin-ligand）程序，这与改善T细胞迁移和肿瘤内浸润相一致。同时，巨噬细胞-T细胞交互对话被重塑，导致T细胞耗竭减少。研究结果表明，ECM糖基化修饰是TNBC先天性和适应性免疫微环境的关键调控因子，提示靶向ECM糖基化可能为增强这种侵袭性乳腺癌亚型的抗肿瘤免疫提供潜在策略。
该研究聚焦于三阴性乳腺癌（TNBC）中细胞外基质（ECM）糖基化修饰对肿瘤免疫微环境的调控作用，发表于《Nature Communications》。TNBC是一种缺乏雌激素受体（ER）、孕激素受体（PR）和人表皮生长因子受体2（HER2）表达的侵袭性乳腺癌亚型，占所有乳腺癌的10%-20%，化疗是其主要治疗手段，但复发和转移率高。尽管免疫检查点抑制剂（ICI）如阿特珠单抗和帕博利珠联合化疗已获批用于PD-L参与治疗，但获益人群有限，免疫排除是重要耐药机制之一。肿瘤微环境（TME）的复杂性制约了免疫治疗效果，其中ECM作为由胶原、糖蛋白、蛋白聚糖和多糖组成的三维网络结构，在肿瘤进展、免疫抑制和治疗抵抗中发挥关键作用，但其具体免疫调控机制尚不明确。研究人员先前研究发现，蛋白聚糖versican（VCAN）的糖胺聚糖（GAG）翻译后修饰类型可决定其对T细胞迁移的支持或抑制作用，提示ECM糖基化可能是调控肿瘤免疫的重要靶点。
研究人员开展了多层次、多维度的系统性研究。首先，利用TCGA数据库中1056例浸润性乳腺癌患者的临床数据，验证基质指数（MI）高表达与TNBC不良预后的相关性。随后，收集32例TNBC患者原发肿瘤组织及12例配对癌旁正常组织，进行RNA测序、ECM富集蛋白质组学、N-连接糖组学及空间免疫细胞分析。基于这些多组学数据，研究人员构建了去细胞化人TNBC组织模型，并通过多种技术手段验证其保留天然ECM结构、力学特性和糖基化特征。在该模型基础上，研究人员进一步开展T细胞迁移活细胞成像实验、巨噬细胞分化培养、巨噬细胞-T细胞共培养及细胞因子检测等功能实验，系统解析ECM糖基化对固有免疫和适应性免疫的多重调控作用。
研究结果显示，多组学特征分析揭示TNBC中ECM糖基化异常调控。高MI的TNBC组织富集N-连接糖基化和适应性免疫抑制相关基因。研究人员鉴定出245个差异表达ECM基因和31个差异表达ECM蛋白，其中16个在两者中重叠，主要为ECM糖蛋白（如纤维连接蛋白FN1和基质重塑相关蛋白5 MXRA5）。肿瘤组织相比癌旁组织显著扩张糖基化ECM蛋白，且与MI正相关。糖组学分析发现肿瘤组织N-连接糖基化和O-连接糖基化 biosynthesis 通路显著上调，尤其表现为唾液酸化、岩藻糖化和poly-LacNAc合成增加，ECM富集组分中确认存在唾液酸化Lewis抗原、岩藻糖化、poly-LacNAc和唾液酸化结构升高。xCell分析显示高甘露糖和高度唾液酸化N-聚糖与T细胞、树突状细胞和B细胞浸润呈正相关。
TNBC肿瘤微环境富含免疫排除表型，N-连接糖基化和唾液酸化与T细胞定位相关。空间免疫组化分析将20例配对样本分为炎症型（27%，CD8+T细胞浸润肿瘤核心）、荒漠型（44%，总体CD8+T细胞浸润低）和排除型（27%，免疫细胞被阻于肿瘤巢外）。排除型肿瘤组织的唾液酸化水平显著高于炎症型，而转录组和蛋白组水平的基质基因和蛋白无显著差异，提示糖基化而非ECM量驱动免疫排除。
去细胞化TNBC组织保留免疫排除型肿瘤微环境，而修饰ECM糖基可逆转该表型。研究人员成功构建去细胞化TNBC组织模型，保留ECM architecture、力学特性和糖基化模式，且支持TNBC细胞系BT20和HCC38存活。实时活细胞成像显示，原代T细胞和嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）在肿瘤来源ECM中的浸润显著低于癌旁组织，且穿透肿瘤巢（距癌细胞≤5μm）的比例减少，呈现免疫排除表型；肿瘤ECM中近癌岛T细胞速度和位移降低，提示ECM限制T细胞进入和肿瘤内运动。酶促去除N-聚糖（PNGase F处理）或唾液酸（神经氨酸酶处理）显著增强T细胞和CAR-T浸润肿瘤ECM，并增加其穿透肿瘤巢的比例；近癌岛T细胞速度和位移增加，表明糖基去除促进T细胞向肿瘤岛移动。神经氨酸酶处理还改变ECM纤维排列，可能通过改变糖-糖或糖-蛋白相互作用促进T细胞 access。
TNBC肿瘤微环境通过ECM糖基化教育免疫调节性巨噬细胞群体。研究人员发现肿瘤ECM教育的巨噬细胞（MAM）中CD11b+比例显著低于癌旁ECM教育组。神经氨酸酶处理肿瘤ECM显著增加CD11b+、CD163+和CD209+巨噬细胞比例，且免疫调节标记共表达增强，提示肿瘤ECM唾液酸调控巨噬细胞免疫调节表型。全组织分析显示组织唾液酸水平与CD11b+巨噬细胞分化呈显著负相关。细胞因子谱分析显示，肿瘤ECM上MAM-T细胞共培养中IFN-γ和TNF-α降低；神经氨酸酶处理减少IL-6、IL-10、IL-17A和IL-23等促肿瘤细胞因子释放，与耗竭表型降低一致。
巨噬细胞-T细胞交互对话以糖基依赖性方式影响T细胞表型。研究人员进一步验证MAM对T细胞功能的影响：肿瘤ECM教育的MAM与T细胞共培养中，T细胞激活标记（CD137和ICOS）显著高于癌旁组；癌细胞条件培养基降低癌旁组T细胞激活，但肿瘤ECM组该影响被掩盖，提示肿瘤ECM对T细胞激活具有主导影响。肿瘤ECM组T细胞耗竭标记（PD1、LAG3和TIM3）共表达显著高于癌旁组，神经氨酸酶处理显著降低肿瘤组T细胞耗竭，而单独T细胞培养于去唾液酸化ECM上仅显示轻微降低，表明ECM唾液酸主要通过MAM教育而非直接影响T细胞。此外，肿瘤ECM教育的MAM诱导T细胞CD62L
high和CD162
high（PSGL-1
high）表型，该表型与T细胞组织浸润能力降低和细胞毒性效应减弱相关；神经氨酸酶处理显著降低这两种选择素及选择素配体表达，提示改善T细胞浸润能力和细胞毒性潜能。
研究讨论部分，研究人员系统阐述了ECM糖基化在TNBC免疫调控中的核心作用。ECM唾液酸化通过双重机制驱动免疫抑制：一方面直接限制T细胞和CAR-T浸润肿瘤巢，另一方面通过教育免疫抑制性巨噬细胞间接诱导T细胞耗竭。研究创新性地揭示，肿瘤ECM本身的唾液酸化（而非仅肿瘤细胞表面唾液酸化）即可驱动免疫排除，扩展了糖萼唾液酸化通过Siglec受体介导免疫逃逸的经典认知。ECM去唾液酸化通过改变配体可用性和ECM物理特性，而非改变T细胞Siglec-7或Siglec-10表达，增强T细胞浸润和运动性，同时重塑巨噬细胞免疫调节程序。值得注意的是，去唾液酸化还改变ECM纤维 architecture，这种结构重塑可能源于糖-糖或糖-蛋白相互作用的改变，对T细胞浸润产生协同促进作用。
研究结论指出，异常ECM糖基化是TNBC免疫排除的关键调控因子，以不同方式调控巨噬细胞和T细胞免疫，既可直接影响免疫细胞活性，也可通过改变细胞间交互对话发挥作用。靶向编辑ECM糖基化模式的治疗策略可改善TME中免疫细胞的位置和表型，使肿瘤对免疫细胞介导的破坏更敏感。相比靶向ECM生物合成，仅需相对较小的ECM改变即可实现免疫调控，有助于限制脱靶效应。糖基作为治疗靶点具有独特优势：可通过小分子药物阻断酶活性、糖模拟物替代天然糖或通过酶促降解改变糖结构。研究人员强调，为充分理解TME如何调控免疫并推动ECM靶向治疗新时代，必须超越翻译水平，深入探索翻译后修饰层面的肿瘤微环境调控机制。
