乾坤大挪移，对治疗不敏感的肿瘤如何变敏感？

导读

Luminal亚型占所有乳腺癌的70%，其特征是表达雌激素受体（ER）或孕激素受体（PR），可以从内分泌治疗药物如他莫昔芬、氟维司群或芳香化酶抑制剂中获益。

基底样亚型乳腺癌占10~15%，其特征是不表达激素受体，复发率高，复发时间短，总体生存差，缺少治疗靶点，因此迫切的需要寻找新疗法。

之前是根据肿瘤的特征来定义乳腺癌亚型，比如不同的起源。然而，最近的研究已经证明在体外两者可以有效地相互转化，表明它们其实有共同的祖细胞来源。

既然如此，与其基于遗传学寻找能靶向基底样乳腺肿瘤的新药物，不如寻找能诱导乳腺癌从基底样亚型转变为Luminal型的药物。

3月12日，一项研究在线发表在Nature Medicine ，揭示了一种通过干扰肿瘤细胞和肿瘤相关成纤维细胞（CAF）之间的旁分泌信号传导的治疗新方法，该信号通路由一种血小板衍生生长因子（PDGF）介导。

研究内容

01

PDGF-CC是乳腺癌不良预后的独立因素

在几项大型的研究中，发现PDGF-CC（PDGF的一种亚型）与ER-有关。尽管此前已经报道CAF表达PDGF受体（PDGFR-α和PDGFR-β），但研究从未重视过PDGF-CC在这种特殊乳腺癌CAF中介导的旁分泌作用。

为了探索PDGF-CC表达与乳腺癌的关系，研究人员对890例乳腺肿瘤或正常乳腺组织进行免疫染色。（图1）

图1 PDGF-CC在健康乳房组织中的表达局限于毛细血管中的基底肌上皮细胞和内皮细胞（a），而在Luminal上皮细胞中未检测到PDGF-CC表达（b）。在乳腺肿瘤中，PDGF-CC在恶性细胞、瘤内毛细血管和基质成纤维细胞中表达（c）。值得注意的是，PDGF-CC免疫反应在基质组织和恶性上皮之间的边界处最为显着（d）。

研究者接着评估了PDGF-CC在上皮细胞和间质细胞中的染色强度，发现基质和恶性上皮细胞PDGF-CC的表达与肿瘤的分级及增殖指数呈正相关，但与临床分期或淋巴结状态无关。

多变量Cox回归分析针对确定的临床危险因素（例如诊断年龄、分期、分级、淋巴结状态和激素受体表达等）进行了调整，表明PDGF-CC的上皮表达是乳腺癌较差生存的独立预后因子。（图2）

图2 PDGF-CC表达与较差预后相关

研究结果在第二批550例乳腺癌患者中得到证实，其中PDGF-CC的上皮高表达与肿瘤等级及较差生存相关。PDGFR-α和PDGFR-β主要由基质纤维表达（486/489例[98.6％]由CAFs表达）。

这些发现表明恶性细胞与肿瘤微环境的间充质细胞进行功能性旁分泌交流是通过PDGF信号传导的。

02

PDGF-CC对乳腺癌的生长起重要作用

为了研究PDGF-CC表达在乳腺肿瘤发生中的作用，研究者对小鼠进行基因改变，使之变成Pdgfc+/−或Pdgfc−/−。

Pdgfc遗传缺陷组的小鼠肿瘤生长明显缓慢，对照组肿瘤平均大小为220±47mm3，而Pdgfc+/−组的肿瘤大小显着降低至96±41mm3，Pdgfc-/组为87±71mm3。（图3）

图3 Pdgfc遗传型与肿瘤大小的关系

与人乳腺癌的发现一致，Pdgfc遗传缺陷组的组织学等级更低。（图4）

图4

03

PDGF-CC表达与基底样乳腺癌相关

用qRT-PCR对小鼠进行转录分析，发现Pdgfc-/-乳腺癌模型FOXA1表达明显高于Pdgfc+/+乳腺癌模型。（图5）

图5

接着通过使用免疫染色分析人乳腺肿瘤队列中的基底样和Luminal型标志物的表达，进一步研究了PDGF-CC表达与乳腺癌分子亚型的关联。

PDGF-CC与基底样标志物CK5/6和EGFR呈强相关，而PDGF-CC的低表达与表达FOXA1，ERα和PgR的激素受体阳性肿瘤相关。（图6）

图6

在原发性肿瘤上皮细胞中，只有7.8％的LuminalA亚型为PDGF-CC阳性，而71.9％的三阴性乳腺癌为阳性。总而言之，在人乳腺癌队列中，PDGF-CC的表达与激素受体阴性密切相关。

04

PDGF-CC介导的旁分泌决定乳腺癌分子亚型

再进一步研究PDGF-CC介导的旁分泌与乳腺癌基底样种类的相关性。

具有Luminal特征的PeRo-Lum1 Pdgfc-/-小鼠乳腺癌细胞在无限增殖的CAF细胞系CAF2中培养，对他莫昔芬的敏感性显著下降。这表明肿瘤对内分泌治疗的抗性来源于基质成纤维细胞的分泌因子。（图7）

图7 相比于对照组，CAF2培养基中的肿瘤对他莫昔芬敏感性下降

用PDGF-CC刺激CAF2细胞并进行全局转录分析，发现斯他钙蛋白1（STC1），肝细胞生长因子（HGF）和胰岛素生长因子结合蛋白3（IGFBP3）上调最明显。

用CAF衍生因子HGF，IGFBP3和STC1的混合物预处理PeRo-Lum1细胞，其对他莫昔芬的敏感性被降低（图8）。

图8 CAF衍生因子处理后，肿瘤对他莫昔芬的敏感性下降

在人乳腺癌上进一步验证，发现PDGFC、HGF和IGFBP3的表达水平均与FOXC1（编码与基底样32型相关的转录调节因子）显著相关。PDGFC、HGF和IGFBP3表达也与Luminal标志基因FOXA1，ESR1和GATA3呈负相关。这说明小鼠和人乳腺癌的调节是一致的。

小鼠模型和人乳腺癌分析表明，通过PDGF-C介导的旁分泌信号传导刺激Luminal乳腺CAsF中HGF，IGFBP3和STC1的表达，导致恶性细胞表型，表现为缺乏ERα和其他Luminal标志物，从而对他莫昔芬的敏感性降低。

05

靶向PDGF-CC的药物可以让ER-乳腺癌变成激素敏感型

说一千道一万，不如来个药物试验。

在MMTV-PyMT; Pdgfc+/+小鼠、MMTV-PyMT; Pdgfc−/−小鼠肿瘤可扪及时开始用他莫昔芬治疗。正如所料，Pdgfc+/+小鼠由于缺乏ER，肿瘤增长速度与对照组相似。71%的Pdgfc−/−组小鼠对治疗完全或部分反应（定义为完全消退或缩小肿瘤体积超过30％）。

试验结束时，Pdgfc−/−组小鼠使用他莫昔芬处理后肿瘤体积平均减小17%，而对照组则增长了624%。这证明了Pdgfc - /-乳腺肿瘤内由ER信号传导赋予的功能性致敏作用。（图9）

图9 他莫昔芬处理后,Pdgfc+/+组无显著差异（a），Pdgfc−/−组肿瘤减小（b）

为了明确靶向PDGFCC的药剂6B3可以使基底样乳腺癌对他莫昔芬敏感，研究者对免疫功能不全的NOD scidγ小鼠植入三阴性乳腺癌患者衍生的异种移植物（PDX）12.58和14.32以及基底样乳房癌细胞系MDA-MB-231同位素。

在这些原本不表达ER的肿瘤中，经免疫染色确定，使用6B3后ER表达上调。证明PDGF-CC介导的旁分泌作用是导致基底样乳腺癌ER缺失的原因。（图10）

图10 使用6B3后，ER表达上调

使用6B3和他莫昔芬一起治疗的小鼠肿瘤生长迟缓，而使用他莫昔芬和对照抗体对小鼠肿瘤的生长无影响。该模型确定了通过靶向PDGF-CC阻断旁分泌信号，可以使用ER-肿瘤转换成ER+肿瘤，使原本对内分泌治疗不敏感的肿瘤变敏感。（图11）

图11

总结

本研究揭示了基底样乳腺肿瘤微环境中的旁分泌信号网络，肿瘤上皮衍生的PDGF-CC通过激活诱导CAFs分泌HGF、IGFBP3和STC1，可以改变肿瘤的ERα表型。

通过遗传或药理手段阻断PDGF-CC，诱导ERα表达，可以促使先前耐药的乳腺癌对内分泌治疗作用敏感。因此，使用PDGF-CC靶向药物联合内分泌治疗将成为基底样乳腺癌患者新疗法。

CAF是肿瘤基质的主要成分，可以促进血管生成、免疫调节等方面促进肿瘤进展，而CAFs作为治疗靶点或预后标志物的潜力一直在争论中。本研究意外地发现CAF是乳腺癌分子亚型的功能调节剂，为需要优化治疗选择的患者群提供新的治疗机会。

随着癌变的进展，周围的微环境通过连续的旁分泌交流进入活化状态，从而形成一个动态的信号电路导致恶性起始和进展。通过这个研究，肿瘤微环境在癌症中的作用应该会得到更多的重视。

参考文献：

Microenvironmental control of breast cancer subtype elicited through paracrine platelet-derived growth factor-CC signaling, Nature Medicine. https://doi:10.1038/nm.4494

推荐阅读