免疫检查点抑制剂（ICIs）为三阴性乳腺癌（TNBC）治疗带来了新的曙光，但只有少数患者对其有反应，这表明TNBC中存在异质性的适应性免疫抵抗（adaptive immune resistance，AIR），有必要进一步厘清其分子机制，从而提高疗效预测和治疗获益人群的识别。
2023年7月11日，Cancer Communications期刊（IF：16.2）在线发表题为“Low level of ARID1A contributes to adaptive immune resistance and sensitizes triple-negative breast cancer to immune checkpoint inhibitors”的研究，复旦大学附属肿瘤医院陈欣宇、李彬为第一作者，复旦大学附属肿瘤医院胡夕春教授、陶中华教授为共同通讯作者。该研究对TNBC AIR的表观调控模式进行了探索，发现ARID1A低表达型TNBC可诱导形成免疫抑制性微环境、促进AIR，采用ICIs治疗效果较好。
专家介绍
复旦大学附属肿瘤医院肿瘤内科主任，博士研究生导师
ESMO乳腺癌Faculty Member，ABC5 panelist
中国抗癌协会多原发和不明原发肿瘤专委会 主任委员
中国抗癌协会临床化疗专委会 副主任委员
中华医学会肿瘤分会肿瘤内科专家委员会 副主任委员
中国研究型医院学会乳腺专委会 副主任委员
中国抗癌协会乳腺癌专委会 委员
国家食品药品监督管理局审评中心审评专家
发表论著200多篇，包括Lancet Oncol和JCO杂志等
主编《肿瘤内科方案的药物不良反应及对策》和《肿瘤科常见诊疗问题问答–胡夕春医生查房实录》等
主持十三五“重大新药创制”科技重大专项等
上海市领军人才、中国抗癌协会科技奖二等奖、全国妇幼健康科学技术奖一等奖和上海市医学科技进步奖一等奖等
专家介绍
复旦大学附属肿瘤医院 乳腺泌尿肿瘤内科副主任医师
中国研究型医院学会乳腺癌专委会委员
长江学术带乳腺癌联盟委员
上海市抗癌协会乳腺癌专业委员会青年委员
上海市化疗质控中心专家组成员
主持国家自然科学基金项目等课题
国家“新药创制”科技重大专项技术骨干
发表文章近20篇，收录于J Exp Med、Cell Death Dis、NPJ Breast、Cancers、Front Oncol等杂志授权国家发明专利2项
Frontiers in Oncology 杂志编辑
TNBC发病率占新增乳腺癌的15% ~ 20%，且预后最差。AIR是肿瘤逃避宿主免疫系统攻击的关键机制，可加速肿瘤生长和促进肿瘤转移。AIR同时受遗传学和表观遗传学调控：单基因改变如p53和BRCA2可影响免疫微环境；而表观遗传机制如DNA甲基化和非编码RNA则以动态方式调控免疫微环境。因此，在ICIs新时代，有必要从AIR角度全面考察TNBC肿瘤微环境，探索新型疗效预测指标。
研究方法
通过检索The Cancer Genome Atlas、Gene Ontology Resource、UCSC Genome Browser和Pubmed数据库，筛选调控表观遗传、CD8+ T细胞和PD-L1调节因子的相关研究。采用人外周血单个核细胞（Hu-PBMC）重建小鼠进行异种移植。对临床试验（CTR20191353）TNBC队列的肿瘤标本进行了回顾性分析。应用RNA测序、Western blot、qPCR和免疫组化等技术评估关键基因的表达。进行肿瘤细胞和T细胞的共培养实验，评价肿瘤细胞对T细胞的功能调控。通过染色质免疫沉淀和转座酶可及性测序等技术，确定关键分子的染色质结合性及基因可及性。
重要发现
——TNBC表观因子ARID1A缺失可诱导AIR，引起不良预后
为了探究调控TNBC AIR的关键表观因子，研究者利用TNBC患者的转录组测序，根据AIR特征表达谱，结合表观基因库筛选，发现与AIR最显著相关的表观基因是AT丰富结合域1A基因(the AT rich interactive domain 1A，ARID1A)（图1A）。ARID1A是SWI/SNF染色质复合体的关键成员，研究者采用CRISPR/Cas9系统敲除（ko）或过表达（oe）人源TNBC细胞系MDA-MB-231中的ARID1A，在携带外周血单个核细胞的免疫缺陷小鼠模型中进行成瘤实验（图1B）。结果显示，ARID1A-ko型肿瘤生长速度最快，肺转移灶数最多；而ARID1A-oe型肿瘤虽可成瘤，但在小鼠体内植入人外周血单个核细胞后，瘤体逐步缩小最终无法测量，肺转移灶也显著减少（图1C-D）。然而，在裸鼠成瘤实验中，ARID1A的缺失或过表达均不影响肿瘤生长（图1E-F）。这说明ARID1A缺失促进TNBC进展的机制与免疫微环境密切相关。临床数据分析显示，ARID1A低表达与TNBC恶性程度增加、预后差相关，是独立的预后标志（图1G）。综上所述，TNBC中ARID1A的缺失可诱导AIR，导致疾病进展。
图1 TNBC中表观遗传调节剂ARID1A的缺乏导致AIR
AIR的机制研究
——TNBC ARID1A缺失可通过抑制CD8+ T细胞诱导AIR
为了进一步探究TNBC ARID1A低表达对免疫微环境的重塑作用，研究者利用临床患者TNBC组织进行研究，发现ARID1A低表达的肿瘤微环境中浸润的CD8+T细胞、滤泡辅助性T细胞、M1型巨噬细胞较少，而调节性T细胞、M2型巨噬细胞较多，提示ARID1A低表达与免疫抑制性微环境相关。在各类免疫细胞中，与TNBC 和ARID1A表达最显著相关的免疫细胞类型是CD8+ T细胞（图2A-B）。在免疫人源化小鼠和FUSCC患者中，ARID1A缺失型TNBC低表达CD8+ T细胞标志物CD8和GB（图2C-D）。体外共培养实验证实，ARID1A-ko型TNBC细胞可抑制共培养的T细胞分泌抗肿瘤细胞因子（图2E）。综上，TNBC ARID1A缺失可通过抑制CD8+ T细胞活性诱导AIR。
图2 TNBC ARID1A缺失可抑制CD8+ T细胞导致AIR
ARID1A低表达抑制CD8+ T细胞的机制研究
——TNBC中ARID1A低表达可能通过上调PD-L1来抑制CD8+ T细胞，从而促进AIR
为了进一步探究ARID1A低表达抑制CD8+ T细胞的分子机制，研究者综合分析了细胞和患者样本中的差异表达基因，筛选出与CD8+ T细胞活性变化一致的基因作为候选基因（图3A）。其中，与CD8+ T细胞活性变化相关最显著的候选基因是PD-L1（图3B）。因此，研究者推测TNBC中ARID1A低表达可能通过上调PD-L1来抑制CD8+ T细胞，从而促进AIR，并采用qPCR、Western blot和免疫组化等方法验证了ARID1A低表达可上调PD-L1的表达（图3C-F）。在ARID1A敲除的MDA-MB-231细胞中同时敲低PD-L1，利用免疫人源化小鼠模型进行成瘤实验，发现虽然ARID1A敲除可促进肿瘤生长和转移，但同时敲低PD-L1可显著抑制这一效应，减缓肿瘤生长速度和肺转移灶数目（图3G）。
图3 PD-L1介导的ARID1A低表达诱导的CD8+ T细胞失活
然而，ARID1A并不直接调节PD-L1的表达。研究发现ARID1A直接结合核磷蛋白1（NPM1）的启动子，ARID1A低表达增加NPM1染色质可及性以及基因表达，进一步激活PD-L1转录。
机制研究的临床应用价值
——ICIs对ARID1A低表达型TNBC患者疗效更佳
为了探究TNBC中ARID1A低表达上调PD-L1促进AIR的临床应用价值，研究者采用PD-L1抑制剂阿替利珠单抗（atezolizumab）治疗免疫人源化TNBC荷瘤小鼠，构建ICIs治疗模型（图4A）。结果显示，虽然ARID1A缺失可提升TNBC的恶性程度，但阿替利珠单抗治疗可激活抗肿瘤免疫应答，显著抑制肿瘤生长和转移（图4B-C）。研究者进一步回顾分析了一项复旦大学附属肿瘤医院开展的PD-1单抗一线治疗转移性TNBC的Ⅰb期临床试验（CTR20191353），发现对于ARID1A低表达的肿瘤，ICIs的疗效更佳（图4D）。进一步比较长、短生存期患者标本，发现预后较好的TNBC患者其基线肿瘤ARID1A表达较低、PD-L1表达较高，且CD8+ T细胞标志物表达较低（图4E）。
图4 ARID1A低表达型TNBC AIR和PD-L1表达上调可用于ICIs靶向治疗
上述结果表明，ARID1A低表达导致的TNBC AIR和PD-L1表达可被ICIs（如阿替利珠单抗和pucotenlimab）潜在逆转（图5）。
图5 工作模型示意图
小结
PD-L1阳性表达一般被认为是预测ICIs疗效的标志，但因其存在异质性，其预测价值受到一定限制。虽然传统观点认为CD8+ T细胞浸润较少的TNBC不宜采用ICIs治疗，但是本研究从AIR的表观遗传学角度发现，TNBC中ARID1A低表达可通过ARID1A/NPM1/PD-L1通路诱导AIR，导致患者预后较差。而这种由ARID1A低表达引起的AIR及PD-L1高表达可被ICIs所逆转。因此，ARID1A低表达和PD-L1高表达的TNBC患者可能是ICIs治疗的潜在受益人群。
Chen XY, Li B, Wang Y, Jin J, Yang Y, Huang LH, Yang MD, Zhang J, Wang BY, Shao ZM, Ni T, Huang SL, Hu XC, Tao ZH. Low level of ARID1A contributes to adaptive immune resistance and sensitizes triple-negative breast cancer to immune checkpoint inhibitors. Cancer Commun (Lond). 2023 Jul 11. doi: 10.1002/cac2.12465.
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