乳腺癌脑转移免疫治疗困境与突破：探寻关键抑制细胞与潜在靶点

该研究揭示乳腺癌脑转移中 CD8+ T 细胞功能受抑机制，为突破免疫治疗困境提供方向。

　　

一、研究背景

乳腺癌（BC）患者约三分之一会发生脑转移，严重威胁生命。立体定向放射外科（SRS）是脑转移（BrM）的标准治疗手段，但新病灶出现和颅外疾病进展限制了患者生存，中位总生存期仅一年多。联合 SRS 与全身治疗有望改善预后，然而目前对 BrM 对这些干预措施的反应了解有限。

肿瘤微环境（TME）在调节治疗反应中起关键作用，不同肿瘤类型和解剖位置的 TME 差异很大。BrM 的 TME 由脑固有细胞、结构以及外周或脑膜浸润的免疫细胞组成，被认为是免疫抑制的 “冷” 环境，其中脑星形胶质细胞和髓样细胞影响放疗和免疫治疗效果。在本研究中，科研人员聚焦乳腺癌脑转移，探索其免疫治疗相关机制。

二、研究方法

1. 构建肿瘤模型：通过颅内注射脑归巢的 PyMT-BrM3 细胞系构建颅内 BrM 模型，通过心内注射构建心内 BrM 模型，还将细胞注射到乳腺脂肪垫（MFP）构建颅外原发性乳腺肿瘤模型。
2. 治疗干预：对小鼠进行局部高剂量、低分割放疗（RT），模拟临床相关的 BrM 放疗；给予抗程序性死亡蛋白 1（PD1）治疗，探究其与 RT 联合治疗的效果；通过抗体介导的方法耗竭 CD8⁺ T 细胞，研究其对肿瘤生长的影响。
3. 检测分析：运用免疫荧光（IF）染色、成像、流式细胞术（FCM）、单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）等技术，分析肿瘤组织中免疫细胞的数量、比例、表型和基因表达情况；进行体外抑制实验，评估中性粒细胞和巨噬细胞对 T 细胞增殖的抑制作用；检测肿瘤组织中细胞因子水平，了解免疫微环境变化。

三、研究结果

1. CD8⁺ T 细胞在乳腺癌脑转移中的作用：在乳腺癌脑转移模型中，CD8⁺ T 细胞虽能浸润 BrM 病变，但数量和 / 或质量不足以引发抗肿瘤免疫，其缺失不影响 BrM 生长和小鼠生存。肿瘤相关中性粒细胞（TANs）可显著抑制 T 细胞增殖，是 T 细胞抑制的潜在来源之一。
2. 放疗联合抗 PD1 治疗在脑转移中的效果：建立模拟临床的 BrM 放疗方案，确定 15 Gy 为最佳剂量。15 Gy RT 可使 BrM TME 中 T 和自然杀伤 T（NKT）细胞比例增加，髓样细胞减少，但这种变化是短暂的，且放疗疗效与 CD8⁺ T 细胞无关。联合抗 PD1 治疗在脑转移模型中无治疗效果，即使尝试不同形式的抗 PD1 抗体及改变放疗分割方式，仍无法克服抗 PD1 治疗的耐药性。
3. 放疗联合抗 PD1 治疗在颅外肿瘤中的效果：利用相同的乳腺癌脑转移细胞系构建颅外 MFP 肿瘤模型，RT 后 MFP 肿瘤中 T 细胞与中性粒细胞比例呈短暂增加趋势，且促炎分子如干扰素 -β 水平显著升高。联合抗 PD1 和 RT 治疗在 MFP 肿瘤中具有协同作用，显著改善小鼠生存，表明抗 PD1 耐药是由脑内特定 TME 介导的。
4. 颅内与颅外 TME 细胞组成差异及机制：通过 FCM 和 scRNA-seq 分析发现，MFP 肿瘤中 T 和 NKT 细胞丰度显著高于 BrM，且无脑驻留小胶质细胞（MG）。CD8⁺ T 细胞在 MFP 肿瘤生长中起调节作用，而在 BrM 中则无此作用。scRNA-seq 分析显示，BrM 和 MFP 肿瘤的淋巴样细胞转录组差异较小，但髓样细胞差异显著。BrM 浸润的 TAM_2 细胞高表达免疫抑制因子，如 Trem2 等，其免疫抑制特征明显高于 MFP 浸润的对应细胞，且 BrM 浸润的髓样细胞对 CD8⁺ T 细胞增殖的抑制作用更强。

四、讨论

本研究优化了临床相关的低分割放疗方案，揭示了乳腺癌脑转移中 CD8⁺ T 细胞功能障碍及抗 PD1 治疗耐药的机制。脑内 T 细胞介导的抗肿瘤免疫反应不佳，可能与脑内抗原淋巴引流受损、T 细胞浸润效率低以及局部免疫抑制有关。研究发现 S100a8/a9 表达的中性粒细胞和 Trem2 表达的巨噬细胞是脑内 T 细胞抑制的关键来源。

针对抑制性 TAMs 的策略包括阻止其招募、耗竭和表型重编程，相关潜在治疗靶点如 CSF - 1 - CSF - 1R 轴、CCL2 - CCR2 轴、PI3Kγ 和 TREM1/2 等已在研究中，部分疗法已进入转化研究或临床应用阶段。但针对本研究中发现的免疫抑制性 TAM_2 群体，还需进一步评估针对性策略，同时要考虑药物的脑穿透能力和在脑内独特的作用方式。

五、研究局限性

本研究存在一定局限性。首先，颅内和颅外肿瘤生长动力学不同，可能影响治疗反应，尽管在肿瘤指数生长期开始治疗，但不同肿瘤大小仍可能产生偏倚。其次，乳腺癌脑转移小鼠模型缺乏原发性肿瘤，免疫系统对原发性肿瘤抗原的预先暴露可能影响对不同疗法的免疫反应，未来研究需关注这些问题，以深入了解乳腺癌脑转移的免疫抑制和治疗耐药机制。

本研究为乳腺癌脑转移的免疫治疗提供了重要的理论基础和潜在的治疗方向，有助于推动针对这一难治性疾病的临床研究和治疗进展。