乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一[1],其中三阴性乳腺癌(triple negative breast cancer,TNBC)因雌激素受体(estrogen receptor,ER)、孕激素受体(progesterone receptor,PR)和人表皮生长因子受体-2(human epidermal growth factor receptor-2,HER-2)均为阴性而难以治疗,但其较高的肿瘤浸润淋巴细胞(tumor infiltrating lymphocytes,TILs)水平使其成为免疫原性相对较高的亚型[2],为免疫治疗提供了潜在机会。免疫疗法也成为目前继手术、化疗和放疗之后TNBC的第四大治疗模式[3]。免疫原性细胞死亡(immunogenic cell death,ICD)通过释放损伤相关分子模式(damage-associated molecular patterns,DAMPs),增强肿瘤免疫原性,激活抗肿瘤免疫反应,从而在肿瘤微环境(tumor microenvironment,TME)中发挥持久的保护性免疫作用[4]。ICD诱导剂作为抗肿瘤手段实为“祛邪”,而“祛邪”难免“伤正”,故中医药治疗肿瘤应以“扶正祛邪”为纲,联合中药“扶正祛邪”,则形成“正胜邪自祛,邪去正自安”的良性循环,二者效果不谋而合。本文对利用诱导ICD治疗TNBC的相关研究进行总结,为TNBC的基础研究和临床治疗方案提供中医药参考和思路。
1 ICD概述及在TNBC中的作用
ICD是一种特殊的肿瘤细胞死亡模式,ICD的发生可致肿瘤细胞免疫原性增加及DAMPs的释放,进而引起T细胞介导的特异性抗肿瘤免疫的发生,从而杀死肿瘤细胞[5]。DAMPs主要包括钙网蛋白(calreticulin,CRT)、热休克蛋白(heat shock protein,HSP)、高迁移率族蛋白1(high mobility group protein 1,HMGB1)、三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)及干扰素(interferon,IFN)等[5]。在ICD诱导的初始阶段,CRT从内质网(endoplasmic reticulum,ER)转移到细胞表面,并作为“吃我”信号,被吞噬细胞识别,同时促进树突状细胞(dendritic cell,DC)成熟,最终起到DC杀死肿瘤细胞的作用[6]。在细胞凋亡中期,HSP70从内质膜转移到细胞表面,也起到同样的作用[6]。在细胞凋亡晚期,HMGB1在细胞外释放[6],通过与DC上的Toll样受体4(Toll-like receptor 4,TLR4)结合起到激活呈递DC的作用。
在乳腺癌中,CRT表达的缺失不利于对乳腺癌细胞的免疫监视[7]。细胞凋亡中期,乳腺癌免疫治疗中,抑制HSP70有助于提高乳腺癌抗肿瘤免疫治疗效果[8]。细胞凋亡晚期,TLR4基因丧失的乳腺癌患者,放化疗后的复发风险增加,为放化疗疗效的预测提供了可能;同时TLR4与HMGB1可触发TLR4/MyD88信号通路,加快DC的吞噬[9]。在早期乳腺癌的肿瘤细胞中,HMGB1的缺失与肿瘤大小密切相关[9]。在ICD的前期、早期、中期过程中,将死的肿瘤细胞可通过自噬途径分泌ATP到胞外,进而引发CD8+T细胞的抗肿瘤免疫反应[10]。因此,CRT转位、HMGB1释放和ATP分泌被认为是ICD的3个必要条件[11]。TNBC患者IFN的缺乏使得其抗肿瘤免疫反应能力受损[12]。
2 ICD在TNBC治疗中的研究进展
ICD诱导剂分为I型(间接内质网应激,如化疗及放疗)和II型(直接内质网应激,如光疗及溶瘤病毒)。II型诱导剂释放更多DAMPs,诱导ICD更有效[6]。
2.1 I型ICD诱导剂
2.1.1 化疗
化疗可以直接杀死肿瘤细胞,也可以诱导ICD。实体肿瘤微环境普遍存在酸性和缺氧特征,两者在减少和诱导肿瘤杀伤效应淋巴细胞凋亡的同时,也促进了肿瘤中免疫抑制性免疫细胞的浸润[13]。蒽环类药物(如阿霉素)通过诱导内质网应激反应,促进CRT转位和ATP释放[14],增强T细胞浸润,缩小肿瘤并减少肺转移[15]。研究发现,阿霉素或环磷酰胺治疗TNBC可增加肿瘤周围淋巴细胞浸润,促进肿瘤细胞凋亡[16]。阿霉素纳米药物通过改善缺氧和酸性TME,克服化疗耐药性[17]。紫杉醇通过TLR4/IKK2/SNARE通路诱导ICD[18],环磷酰胺则通过释放DAMPs和消除免疫抑制诱导ICD[19]。铂类药物(如奥沙利铂)触发CRT转位及HSP70、ATP、HMGB1释放[20],而ATP酶抑制剂联合顺铂可刺激CRT暴露,诱导ICD发生[21]。
2.1.2 放疗
放疗通过损伤肿瘤细胞DNA杀伤肿瘤,同时积累的损伤DNA可触发ICD,赋予放疗免疫调节特性[22]。放疗通过CRT转位、释放ATP、HMGB1诱导ICD,促进CD8+T细胞抗肿瘤作用[23]。放疗的体外实验发现,乳腺癌细胞ATP的分泌以及CRT的易位呈剂量依赖性增加,临床剂量多为2~20 Gy[24]。放疗增敏剂增加局部放疗的敏感性,促使肿瘤细胞经历ICD过程,最终增强乳腺癌的治疗效果[25]。放疗联合免疫检查点抑制剂和部分化疗药物能够更有效的诱导ICD;放疗与卡铂或紫杉醇联合使用时,可以明显观察到垂死的乳腺癌细胞表现出ICD的特征[26]。
2.2 II型ICD诱导剂
2.2.1 靶向治疗
靶向治疗是借助对肿瘤细胞有选择性亲和力的物质为载体,使药物定向作用于肿瘤组织而不损伤正常组织细胞,以达到增强疗效,减少不良反应为目的的疗法,具有最彻底的治本功效。靶向输送CpG至TNBC肿瘤细胞引起细胞毒性和免疫原性细胞死亡,从而有效根除晚期乳腺癌[27]。靶向G-四链体通过显著增加HMGB1的释放诱导乳腺癌细胞发生ICD[28]。纳米颗粒通过靶向运送盐酸多柔比星(doxorubicin hydrochloride,DOX)可以促进乳腺癌细胞触发ICD[29]。纳米靶向递送ICD诱导剂奥沙利铂和吲哚胺-2,3-双加氧酶-1(indoleamine2,3-dioxygenase1,IDO1)抑制剂,实现了化疗-免疫相结合的治疗效果[30]。
2.2.2 光疗
光动力疗法(photodynamic therapy,PDT)和光热疗法(photothermal therapy,PTT)可引起II型ICD免疫反应。使用适当剂量的光敏剂或光热剂进行的光疗可诱导肿瘤细胞发生ICD,从而暴露/释放ICD主要的DAMPs[31]。研究发现,化学光热疗法在诱导ICD的同时,能够有效改善TNBC免疫抑制TME[32];化学光动力疗法通过释放HMGB1、ATP、CRT引起ICD;同时刺激细胞毒性T淋巴细胞的成熟,协同增强ICD及抗癌效果[33];靶向光免疫治疗,通过诱导CRT暴露、ATP释放、树突状细胞成熟,触发ICD的发生,抑制4T1肿瘤,为“免疫冷”癌症治疗提供了可能[34];光敏剂蒽醌类衍生物金丝桃素能够靶向于ER,引起ER应激,导致细胞死亡[35]。
2.2.3 其他
研究发现,脂质体复合物通过化学免疫治疗诱导ICD的发生,对TNBC起到抗肿瘤及抑制肺转移的作用[36];纳米复合物材料通过触发ICD,增强TNBC中T细胞浸润,有效抑制TNBC生长和转移[37];共递送系统通过诱导ICD和抑制EMT,对TNBC建立长期免疫记忆反应并防止复发[38];纳米平台通过抑制活性氧(reactive oxygen species,ROS)的消耗,增强铁死亡效应,促进DAMPs的释放,触发乳腺肿瘤ICD[39];局部肿瘤照射(irradiate,IR)在乳腺癌4T1中,诱导ICD发生,增强机体抗肿瘤免疫[40]。
3 免疫疗法在TNBC治疗中的作用
免疫疗法是继手术、化疗及放疗之后TNBC的第四大治疗模式[3],通过对自身免疫系统的激活来识别和攻击肿瘤细胞。1)增强免疫细胞功能,它能够激活T细胞、NK细胞等免疫效应细胞,显著提升对肿瘤细胞的识别与杀伤能力。2)调节肿瘤微环境,TNBC的肿瘤微环境处于免疫抑制状态,免疫疗法能调节TME中的细胞因子、趋化因子等,扭转免疫抑制局面,促进免疫细胞浸润。3)与ICD协同作用,ICD能诱导肿瘤细胞释放DAMPs作为危险信号激活免疫系统,增强免疫原性,当免疫疗法与ICD诱导剂联合使用时,可进一步增强抗肿瘤免疫反应,如化疗药物诱导ICD时联合免疫检查点抑制剂,能提升T细胞对肿瘤细胞的杀伤效果,提高治疗效率[41]。
4 冷肿瘤转化为热肿瘤与ICD、免疫疗法的关系
“冷肿瘤”免疫原性低,缺乏免疫细胞浸润,对免疫疗法响应不佳;“热肿瘤”免疫原性高,有大量免疫细胞浸润,免疫疗法效果较好[42]。ICD和免疫疗法在冷肿瘤转化为热肿瘤过程中发挥重要作用,具体表现如下:
首先,ICD通过释放DAMPs吸引免疫细胞浸润,增强肿瘤免疫原性。CRT作为“吃我”信号,促进DC成熟并激活T细胞,增加免疫细胞浸润,实现冷肿瘤向热肿瘤转化。其次,免疫疗法通过激活免疫系统改变肿瘤微环境,免疫检查点抑制剂解除T细胞抑制,免疫刺激剂促进免疫细胞浸润,增加肿瘤部位免疫活性,推动冷肿瘤向热肿瘤转化,提升疗效。最后,ICD和免疫疗法协同作用效果更佳。ICD诱导肿瘤细胞释放DAMPs,激活先天性免疫反应,为适应性免疫反应提供启动信号;免疫疗法增强免疫细胞功能,进一步放大免疫反应[43]。二者联合打破免疫抑制,增加免疫细胞浸润,提升肿瘤对免疫疗法的敏感性,推动冷肿瘤向热肿瘤转化。
5 中医药领域TNBC/ICD应用展望
中医的“阴阳”“邪正”与肿瘤免疫微环境理论相辅相成,阴阳平衡是人体健康的根本,阴阳失衡是肿瘤发生的关键,TNBC同样如此[44]。现代医学中,免疫系统具有自我调节作用,抑制性免疫细胞属“阴”,免疫效应细胞属“阳”[45]。中医认为,邪盛正衰的发生发展决定着肿瘤的治愈转归。中医治疗TNBC以“扶正祛邪消瘤”为大法。TNBC的手术、化疗、放疗及靶向治疗等为“祛邪”的过程,免疫疗法则为“扶正”,中药ICD诱导剂在“祛邪”的同时,更增一份“扶正”之功,中医药诱导ICD恢复免疫平衡,刺激免疫效应细胞提高免疫力以“扶正”,联合抗肿瘤药物“祛邪”实现“正盛邪自祛,邪去正自安”的良性循环,使机体恢复阴阳平衡状态,即是中医“阴平阳秘”的具体实践,而TNBC的治疗也起到“事半功倍”的作用[43]。
研究表明,中药姜黄素[46]通过诱导ICD协同增效PDT对TNBC的抗肿瘤作用[46];强心苷[47](cardiac glycoside,CG)通过靶向Na+/K+-ATP酶[47],马钱子碱[48]通过调控ERK/mTOR/p70S6K通路[48],白藜芦醇[49]通过抑制NGFR/AMPK/mTOR通路[49],华蟾素[50]通过对上游STAT通路作用[50],夹竹桃苷[51]通过PERK/elF2α/ATF4/CHOP途径诱导ICD发生,抑制TNBC肿瘤细胞生长[51]。中药紫草萘醌类化合物紫草素[52]通过诱导HSP70、HSP90和HMGB1的释放[52],黄芩中的黄酮类化合物汉黄芩素[53]通过诱导HMGB1和ATP的释放,诱导ICD,产生抗肿瘤免疫应答[53]。水飞蓟宾[54]通过增加免疫效应细胞改变肿瘤免疫微环境,使TNBC从“冷”肿瘤转化为“热”肿瘤,联合ICD诱导剂脂质体多柔比星,诱发ICD,增强抗肿瘤免疫,从而提高抗肿瘤效率,进一步延长生存期[54]。
6 结语
TNBC的TME受肿瘤细胞的影响,免疫抑制明显,肿瘤细胞的免疫原性低下,造成机体免疫系统T细胞对抗肿瘤的失能,并出现免疫耗竭的状态;DAMPs的释放、ICD的发生在增强TNBC肿瘤细胞免疫原性的同时,削弱了TME中免疫抑制状态,诱导T细胞形成抗肿瘤免疫应答,共同发挥对TNBC的抗肿瘤作用。
ICD的发生为TNBC的免疫治疗提供了新思路。目前针对ICD的治疗涉及化疗、放疗、靶向治疗和光疗,极大程度上丰富了TNBC的干预措施。但是ICD在TNBC患者中相关的基础研究仍相对不足,或可为后续研究提供思路,通过更加真实的揭示ICD在TNBC中的病理生理过程,有助于TNBC的免疫靶点治疗,为临床的药物治疗以及新药的开发提供新思路。
在中草药方面,TNBC/ICD的基础研究已较为完善,在对DAMPs不同种类分子水平影响的同时,还能够对PI3K/AKT、ERK/mTOR/p70S6K、NGFR/AMPK/mTOR等信号通路进行干预,揭示了中药在微观层面上对TNBC肿瘤细胞ICD的影响。DAMPs也为乳腺癌ICD的中医药干预提供了众多靶点。
目前单一的西医治疗药物或手段,在诱导ICD时往往不能达到预期的效果,通常需要联合其他药物或处理措施才能达到治疗效果,这也为DAMPs的发生机制研究提供思路。同时,新型材料的出现也为TNBC的ICD治疗提供了选择,纳米颗粒包裹的药物,可使肿瘤中有效药物量更高,从而达到更好的治疗效果,也保证了治疗药物的利用率。中药含有多种活性成分,也可以通过药物之间的配伍使其具备多种ICD诱导剂存在的可能,因此对于优化中药配伍,诱导ICD的发生也是后续临床应探讨的内容。同时也可拓展中药配合放化疗、靶向治疗及免疫治疗,在增效减毒的基础上,更好地诱导ICD,保障了更加安全有效的临床治疗策略。
将中药ICD诱导剂引入临床TNBC患者的治疗中,对于“冷肿瘤”的TNBC具有重要意义,通过诱导ICD建立长期永久的抗肿瘤免疫对于TNBC患者恢复和预后都有着很大帮助。