《Cancer Biology & Therapy》:The tumor microenvironment in triple negative breast cancer and a strategy to improve responses to immunotherapy using cryoablation and immunostimulants
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每八名女性中即有一人在一生中被诊断为乳腺癌(BC)。三阴性乳腺癌(TNBC)占所有乳腺癌病例的20%,与其他亚型相比,其治疗选择更少、转移潜能更高、复发风险更大且预后更差。与激素受体阳性乳腺癌相比,TNBC拥有更多的肿瘤浸润淋巴细胞、更高的肿瘤突变负荷以及更强
每八名女性中即有一人在一生中被诊断为乳腺癌(BC)。三阴性乳腺癌(TNBC)占所有乳腺癌病例的20%,与其他亚型相比,其治疗选择更少、转移潜能更高、复发风险更大且预后更差。与激素受体阳性乳腺癌相比,TNBC拥有更多的肿瘤浸润淋巴细胞、更高的肿瘤突变负荷以及更强的程序性死亡配体-1(PD-L1)表达。尽管这些特征提示其具有更强的免疫原性,但复杂的TNBC肿瘤微环境(TME)整体处于免疫抑制状态,导致免疫检查点抑制剂(ICI)疗效有限且个体差异显著。本综述系统解析TNBC的免疫功能障碍状态,提出一种多模式治疗策略:将冷冻消融作为肿瘤相关抗原(TAA)的来源,联合免疫刺激剂以重编程抗肿瘤免疫应答,重点探讨ICI及免疫刺激剂与冷冻消融(TAA来源)联用的可行性。
引言
乳腺癌是全球最常见的恶性肿瘤之一,尽管手术及药物治疗已取得长足进展,但其治疗仍面临巨大挑战。三阴性乳腺癌缺乏雌激素受体(ER)、孕激素受体(PR)及人表皮生长因子受体2(HER2)的表达,属于最具侵袭性的乳腺癌亚型,患者预后极差。TNBC虽具备部分免疫治疗敏感肿瘤的免疫学特征,但免疫检查点抑制剂的临床应答率仅为中等水平。其核心原因在于TNBC肿瘤微环境呈现高度复杂的免疫抑制平衡,促进肿瘤进展。既往综述多聚焦于乳腺癌领域的冷冻消融与免疫治疗,本综述则深入解析TNBC肿瘤微环境的独特免疫组分,提出通过联合ICI缓解T细胞耗竭、冷冻消融提供肿瘤相关抗原以及免疫刺激剂增强抗原识别,将“冷”肿瘤转化为“热”肿瘤的治疗策略。
材料与方法
本研究采用半系统性文献综述方法,检索PubMed、Google Scholar及Embase数据库中2000年至2026年间发表的相关研究,并通过回溯引文补充重要文献。检索词涵盖“三阴性乳腺癌”“肿瘤微环境”“冷冻消融”“免疫检查点抑制剂”“免疫治疗”“免疫刺激剂”“CpG寡脱氧核苷酸”“免疫原性细胞死亡”“免疫细胞”“巨噬细胞”“T细胞”“流行病学”“临床试验”“临床前研究”“局限性”等。纳入标准包括临床前研究、临床试验、队列研究、荟萃分析及与TNBC机制相关的综述,排除非原创性研究、非同行评议报告、缺乏免疫学或临床结局的研究、无明确转化价值的非TNBC人群研究、方法学质量低下的研究及非英文文献,所有纳入文献均经过全文相关性及方法学清晰度评估。
乳腺癌流行病学与当前临床试验
乳腺癌是全球女性发病率最高的恶性肿瘤,也是美国女性癌症相关死亡的第二大原因。约五分之一的女性会因浸润性乳腺癌死亡。TNBC占所有乳腺癌的15%–20%,好发于年轻女性、黑人女性及BRCA1突变携带者,更易表现为转移性病灶且预后更差:相较于激素受体阳性/HER2阴性乳腺癌,TNBC的总体死亡风险升高3倍,诊断后前2年的死亡风险升高6倍。目前激素受体阳性及HER2阳性乳腺癌已拥有靶向治疗,但TNBC仍缺乏此类选择,化疗仍是主要治疗手段,然而复发风险极高,尤其是诊断后3至5年内。TNBC患者发生远处复发的风险更高,5年内内脏转移风险升高4倍。免疫检查点抑制剂在TNBC中的应答差异显著。III期KEYNOTE-355试验显示,PD-L1高表达的TNBC患者接受化疗联合帕博利珠单抗(抗PD-1抗体)后,中位无进展生存期从5.6个月提升至9.7个月,基于此该联合方案获FDA批准用于该类患者。另一项III期IMpassion130试验显示,阿替利珠单抗(抗PD-L1抗体)联合白蛋白结合型紫杉醇可将初治局部晚期或转移性TNBC患者的中位总生存期从18个月提升至25个月。然而后续IMpassion131及IMpassion132试验并未重复出类似生存获益,提示仅PD-L1表达不足以预测疗效,肿瘤微环境中还存在其他免疫逃逸调控机制。通过增强肿瘤微环境免疫原性及阻断免疫逃逸通路,冷冻消融联合免疫刺激剂及ICI有望激活系统性抗肿瘤免疫,改善TNBC患者预后。
TNBC的免疫状态
TNBC较弱的免疫治疗应答源于肿瘤微环境的复杂免疫调控。抗肿瘤免疫的诱导依赖于肿瘤相关抗原的可用性、T细胞应答的有效启动与维持、足以引发免疫识别的肿瘤突变负荷、免疫细胞极化状态以及免疫检查点分子(如PD-1/PD-L1、CTLA-4)的表达水平。
肿瘤微环境中的免疫细胞组分
TNBC肿瘤微环境中存在肿瘤浸润淋巴细胞,包括CD8+细胞毒性T细胞、CD4+辅助T细胞及调节性T细胞,提示机体存在针对肿瘤相关抗原的内源性免疫应答,但也同时被肿瘤重塑为促进肿瘤生长的免疫抑制微环境。T细胞的量化水平、空间分布及功能表型决定肿瘤微环境是免疫激活还是抑制状态:TNBC较激素受体阳性乳腺癌拥有更高水平的肿瘤浸润淋巴细胞及瘤内CD8+T细胞,且其水平可预测新辅助化疗应答及早期TNBC的无病生存期与总生存期,但CD8+T细胞需分布于瘤内而非瘤周才与生存获益相关。尽管如此,TNBC仍可通过物理屏障(如癌相关成纤维细胞)限制T细胞浸润,诱导PD-1表达导致T细胞失能,并通过上调调节性T细胞及CD4+T细胞比例、下调CD8+T细胞比例,推动免疫抑制微环境形成。此外Th17细胞释放的IL-17可通过扩增髓系来源抑制细胞促进肿瘤生长。复发性TNBC较原发灶免疫活化程度更低,进一步凸显维持T细胞活性的重要性。
树突状细胞在TNBC中也受到免疫抑制调控。传统树突状细胞负责摄取肿瘤相关抗原并交叉呈递给淋巴结中的T细胞以启动适应性免疫应答,浆细胞样树突状细胞则通过分泌I型干扰素维持免疫原性。但TNBC中浆细胞样树突状细胞数量增多却伴随I型干扰素分泌减少,可被肿瘤来源的GM-CSF诱导向促炎的Th2型免疫应答极化,或在缺乏IFN-α信号时通过结合可诱导共刺激分子促进调节性T细胞增殖,导致不良预后。
肿瘤相关巨噬细胞是TNBC肿瘤微环境的重要组分。传统M1/M2分型已无法完全概括其异质性:TNBC中虽以M2样巨噬细胞为主,但同一肿瘤微环境中可同时存在M1、M2及混合表型巨噬细胞,基因组学研究也证实其兼具M1与M2相关基因特征。M1样巨噬细胞可诱导肿瘤细胞凋亡并抑制侵袭转移,而M2极化则促进肿瘤进展。值得注意的是,即使M1样巨噬细胞也可能通过介导化疗耐药促进肿瘤生长,凸显其在TNBC中的功能复杂性,治疗策略应聚焦于将其重编程为促炎抗肿瘤表型。
自然杀伤细胞同样受到TNBC的抑制。虽然高自然杀伤细胞浸润通常与更好的ICI应答相关,但TNBC可诱导CD73+自然杀伤细胞亚群通过STAT3转录活性上调IL-10及TGF-β等抗炎因子,并高表达PD-1、PD-L1及LAG-3以抑制T细胞功能,介导免疫逃逸。
TNBC中的免疫通路与检查点
TNBC通过多种机制破坏抗原呈递过程,低水平的主要组织相容性复合体I类分子与TNBC复发密切相关,会严重削弱ICI及T细胞疗法的疗效,但当前免疫治疗试验尚未重点关注该环节的修复。免疫检查点信号是另一核心抑制机制:PD-L1可在肿瘤细胞及免疫细胞表面表达,其高表达与肿瘤体积增大、分级升高及增殖活跃相关,并可招募调节性T细胞进入间质。除免疫调控功能外,核PD-L1还参与染色质形成,直接促进肿瘤生长。然而PD-L1单独作为ICI疗效预测标志物可靠性不足,仅5%–23%预先筛选的PD-L1高表达TNBC对单药治疗产生应答,肿瘤微环境的异质性及LAG-3、TIM-3、TIGIT等其他检查点的冗余信号可能是重要原因。肿瘤突变负荷虽被认为是免疫原性及ICI应答的预测指标,但在TNBC中呈现更复杂的关联:TNBC总体肿瘤突变负荷高于其他乳腺癌亚型,但高肿瘤突变负荷却与更少的肿瘤浸润淋巴细胞及更强的免疫抑制微环境相关,这可能与免疫编辑过程中高免疫原性克隆被选择性清除有关。
改变免疫状态的肿瘤生物学过程
癌相关成纤维细胞是TNBC间质的重要组成部分,可分泌VEGFA及TGF-β促进血管生成、肿瘤生长及侵袭,并与SPP1+肿瘤相关巨噬细胞相互作用,减少T细胞浸润并削弱免疫治疗应答。上皮间质转化是TNBC侵袭转移的关键过程,间质表型TNBC肿瘤微环境中富集更多M2样巨噬细胞及调节性T细胞,抑制CD8+T细胞浸润并介导免疫治疗耐药,即使仅10%的肿瘤细胞发生上皮间质转化也可通过旁分泌效应保护上皮肿瘤细胞。
免疫检查点抑制剂的局限性
表1总结了TNBC肿瘤微环境中导致免疫抑制的核心机制,这些机制共同限制了ICI的疗效。尽管部分患者可从免疫治疗中获益,但PD-L1状态、肿瘤浸润淋巴细胞水平均无法稳定预测疗效,完整的MHC-I表达反而与完全治疗应答相关。此外,肿瘤微环境的基因特征及DNA损伤模式也可预测ICI联合化疗的应答。基于转录组特征的TNBC分型(如管腔型、免疫调节型、免疫抑制型、间质样型)可指导个体化靶向联合治疗,其中CXCL9+巨噬细胞富集亚型对ICI应答更佳,联合IDO1抑制剂可进一步提升疗效。约28%的TNBC患者肿瘤微环境为“热”表型,表现为高免疫浸润及更好的无复发生存期,提示免疫逃逸、免疫抑制微环境及生物标志物选择的不足是ICI疗效受限的核心原因。
治疗启示
为克服上述局限,需通过主动重塑TNBC肿瘤微环境来增强免疫治疗疗效。联合治疗策略已被证实有效:抗血管生成药物及细胞毒性药物可通过血管重塑及促进免疫浸润改善免疫治疗结局;抑制STAT1及CXCR4通路可减少髓系来源抑制细胞及T细胞耗竭,增强PD-L1抑制剂应答;基于肿瘤免疫组分的患者筛选也至关重要,三级淋巴结构中富集抗原呈递肥大细胞的TNBC对PD-1抑制剂应答更好,而CD8+T细胞丰富的肿瘤联合抗血管生成及PD-1抑制可取得更高应答率。由于抗肿瘤免疫应答依赖于肿瘤抗原的释放,冷冻消融作为一种可提供大量完整肿瘤相关抗原的局部治疗手段,有望成为激活肿瘤微环境的重要策略,其与免疫刺激剂的联合应用值得深入探索。
乳腺癌冷冻消融的现状与新兴角色
冷冻消融是一种微创非手术治疗技术,通过极低温局部破坏肿瘤组织,目前在早期小体积乳腺癌中已显示出良好的安全性与局部控制率,且具有恢复快、耐受性好的优势。不同于热消融,冷冻消融产生的肿瘤相关抗原未被变性,其冰球中心区域温度可低至?190℃,通过细胞内冰晶形成直接破坏细胞膜,反复冻融还可引起渗透压变化导致细胞肿胀破裂。温度低于?20℃的区域主要诱导坏死,伴随细胞质及核内容物快速释放,触发炎症反应并促进免疫识别;而冰球周边温和低温区域则主要诱导凋亡,该过程免疫原性较低。冷冻消融因此被视为一种潜在的原位疫苗策略,通过释放肿瘤相关抗原及损伤相关分子模式激活抗肿瘤免疫。
冷冻消融刺激抗乳腺癌免疫应答的机遇
冷冻消融的免疫刺激效应具有多面性:消融区核心储存着完整的肿瘤相关抗原及热休克蛋白等损伤相关分子模式,可募集免疫细胞并升高IL-1、IL-6、TNF-α及NF-κB等促炎因子水平,还可降低调节性T细胞比例。非变性肿瘤相关抗原被抗原呈递细胞摄取处理后,通过MHC分子呈递给T细胞,同时损伤相关分子模式激活NF-κB通路促进共刺激分子表达,共同激活T细胞并诱导系统性免疫应答。在非TNBC的临床研究中,冷冻消融联合PD-1抑制剂可提高CD4+/CD8+比值并改善生存;在胆管癌中可增加肿瘤免疫原性及树突状细胞活化;在非小细胞肺癌中可提升IFN-α水平并延长生存期;在肾细胞癌中可扩增多种免疫细胞群并升高Th1型细胞因子。此外冷冻消融偶可诱发远隔效应,即局部治疗诱导全身性抗肿瘤免疫应答并清除远处转移灶,动物实验中经冷冻消融治疗的乳腺癌小鼠再挑战肿瘤的发生率显著低于手术组,但临床转化仍受限,目前仅有个案报道,提示需联合其他治疗手段才能稳定诱导该效应。冷冻消融的技术参数(如冷冻速率、冻融循环次数、探针数量)也会影响免疫效应,优化参数有望进一步增强免疫激活作用。
冷冻消融刺激抗乳腺癌免疫应答的挑战
冷冻消融免疫效应的异质性很大程度上源于技术参数的差异,目前尚无统一标准可稳定诱导免疫原性反应。消融区周边的亚致死低温主要诱导凋亡,释放的损伤相关分子模式有限,且抗原呈递细胞可因缺乏共刺激信号及接触巨噬细胞分泌的IL-10、TGF-β等抗炎因子而发生T细胞失能或克隆删除,反而加重TNBC的免疫抑制状态。临床研究中单纯冷冻消融未能激活效应T细胞或升高Th1型细胞因子,仅在HER2阳性乳腺癌中观察到免疫激活效应。此外冷冻消融联合免疫治疗需警惕过度免疫激活风险,大面积肝脏消融曾报道可引发“冷冻休克”,表现为血小板减少、弥散性血管内凝血及多器官衰竭,但随着技术改进其发生率已降至0.265%以下,且现有联合ICI的临床试验总体耐受性良好,主要为1–2级不良事件。
TNBC冷冻消融联合免疫治疗的临床试验
目前TNBC中冷冻消融联合免疫治疗的试验较少。一项纳入19例乳腺癌的小样本研究显示,冷冻消融联合伊匹木单抗(CTLA-4抑制剂)可升高Th1型细胞因子、扩增活化CD4+及CD8+T细胞并降低调节性T细胞比例,安全性良好。另一项早期乳腺癌研究也显示该方案可提高肿瘤浸润淋巴细胞的克隆多样性。目前多项I期及II期临床试验正在评估冷冻消融联合帕博利珠单抗或纳武利尤单抗±伊匹木单抗在转移性或局部晚期TNBC中的疗效,假设冷冻消融提供肿瘤相关抗原、ICI解除T细胞抑制,从而激活抗肿瘤免疫,但该联合策略是否足以逆转TNBC的免疫抑制微环境仍需验证,很可能需联合免疫佐剂以进一步重塑肿瘤微环境。
乳腺癌冷冻消融联合治疗
若冷冻消融联合ICI仍不足以可靠激活抗肿瘤免疫应答,则需加入免疫刺激剂以引导免疫系统识别肿瘤相关抗原并增强抗原呈递。免疫刺激剂可作为免疫激活信号,将“冷”肿瘤转化为“热”肿瘤。
冷冻消融联合免疫刺激剂的机遇
CpG寡脱氧核苷酸是一类合成免疫刺激剂,可结合浆细胞样树突状细胞内的Toll样受体9,上调IFN-α、IFN-β及TNF-α、IL-6、IL-12等促炎因子,联合合成抗原可在体内诱导肿瘤相关抗原特异性细胞毒性T细胞并抑制TNBC生长。在肝癌小鼠模型中,冷冻消融联合CpG可增加瘤内CD8+T细胞浸润、抑制肿瘤生长并延长生存期,其机制在于促进抗原与CpG在树突状细胞内的共定位。CpG已在多种实体瘤中开展临床试验,总体耐受性良好但单药疗效有限,在TNBC中与冷冻消融联合有望抵消消融周边区的免疫抑制作用。
豇豆花叶病毒及其病毒样颗粒是另一类极具潜力的免疫刺激剂,可通过激活TLR2、TLR4及TLR7诱导I型干扰素及促炎因子分泌,重塑免疫抑制微环境。在TNBC小鼠模型中,豇豆花叶病毒联合环磷酰胺可抑制原发灶及肺转移灶生长;在犬乳腺癌患者中,瘤内注射豇豆花叶病毒可引起注射灶及未注射灶的肿瘤缩小,并伴随中性粒细胞及树突状细胞活化,提示远隔效应。在肝癌模型中,仅当豇豆花叶病毒与冷冻消融联用时才可观察到稳定的远隔效应,提示该组合有望为TNBC带来持久的免疫保护。此外植物多酚Meriva在TNBC小鼠模型中联合冷冻消融可显著激活CD8+T细胞、提高生存率并减少转移灶,过继性NK细胞治疗联合冷冻消融也在HER2阳性乳腺癌中显示出免疫增强效应。
免疫刺激剂的局限性
免疫刺激剂的安全性因给药方式而异:瘤内注射总体耐受性良好,严重不良事件发生率仅为2%–4%,多为注射部位疼痛或炎症,罕见细胞因子释放综合征;而全身系统性免疫治疗毒性较高,如伊匹木单抗在黑色素瘤中3–4级不良事件发生率可达20%–36%。瘤内给药可有效降低全身毒性,但不同联合方案的毒性谱差异较大,需谨慎评估。病毒类纳米颗粒还面临监管审批挑战,FDA对其表征、毒性及环境影响的标准仍在完善中,植物来源颗粒还需关注过敏反应风险。此外TNBC的高度异质性导致Toll样受体表达存在个体差异,可能影响TLR类免疫刺激剂的应答一致性。
结论
开发能够激发TNBC抗肿瘤免疫应答的新策略是改善ICI疗效及患者生存的关键。冷冻消融虽可为TNBC提供丰富的肿瘤相关抗原,但单独应用难以稳定诱导系统性抗肿瘤免疫,反而可能诱发免疫耐受。将冷冻消融、免疫刺激剂与ICI联合,有望通过远隔效应同时清除局部及远处肿瘤,将免疫抑制微环境转化为免疫激活状态。未来需基于TNBC的免疫特征个体化设计冷冻免疫治疗方案,通过临床前研究明确不同肿瘤微环境下的最优组合,进而开展针对不可手术或转移性TNBC的临床试验,最终改善患者预后。