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乳腺癌的免疫治疗，可能找到突破口了。
近日，由哈佛医学院丹娜-法伯癌症研究所Jean J. Zhao和Thomas M. Roberts领衔的研究团队，在顶级期刊《自然》发表重磅研究成果[1]。
他们首次证实，在抑癌蛋白PTEN缺失的乳腺癌患者中，PI3Kβ通路会失去控制，导致下游STAT3被激活，促进肿瘤的免疫逃逸。好消息是，PI3Kβ抑制剂可以破除PTEN缺失乳腺癌的免疫逃逸，恢复免疫检查点抑制剂的抗肿瘤效果。
这个研究告诉我们，PTEN与PI3K之间的不平衡，不仅会促进癌细胞的生长和转移，还可以促进癌细胞的免疫逃逸，为PI3Kβ抑制剂联合免疫检查点抑制剂治疗PTEN缺失的乳腺癌提供了理论依据。
论文首页截图
大家对PI3K激酶一定不陌生。
PI3K激酶调控的信号通路是各种癌症中最常被异常激活的途径之一，它主要通过磷酸化（激活）下游蛋白发挥作用，与癌细胞的生存和转移密切相关[2]。
磷酸酶PTEN是一个重要的抑癌蛋白，它主要通过去磷酸化抑制下游蛋白的活性，因此它是PI3K信号通路的主要负调控因子。正是PTEN与PI3K之间的微妙平衡，维系了细胞的正常运转。一旦这种平衡被打破，细胞的命运就会发生巨大的改变。
例如，在所有类型的癌症中，PTEN缺失是最常见的致癌突变之一[3]。以乳腺癌为例，约有40%-50%的患者存在PTEN的杂合性缺失，约10%的患者存在PTEN功能缺失突变[4]。
显然，PTEN的缺失让PI3K信号通路过度活跃，就推动了癌症的发生和发展。此外，已经有研究发现，PTEN缺失与免疫检查点抑制剂耐受和抗HER2耐药有关[5]。而且，遗憾的是，虽然PI3K抑制剂的开发如火如荼，也有一些抑制剂获批上市，但是患者对药物的耐受差，还存在耐药问题。
PTEN-PI3K之间的关系[6]
Zhao/Roberts团队想解决上述问题。
他们首先注意到的是，PI3K有两个主要的催化异构体PI3Kα（Pik3ca基因编码）和PI3Kβ（Pik3cb基因编码），这两个异构体与PTEN缺失肿瘤之间的关系目前并不明确。因此，他们打算从这个角度入手。
Zhao/Roberts团队现构建了三种乳腺癌小鼠模型：PP（Pten和Trp53双缺失），PPA（Pten、Trp53和Pik3ca三缺失），PPB（Pten、Trp53和Pik3cb三缺失）。之所以同时敲除了Pten和Trp53，是因为临床上绝大多数的PTEN缺失病例都同时存在p53失活，此处的双敲除是为了更好地模拟临床实际情况。
咱们先来看看PP、PPA和PPB这三种乳腺癌细胞，在免疫功能正常的小鼠（FVB品系）和免疫缺陷的裸鼠身上生长的情况。
研究人员发现，与免疫正常的小鼠相比，PP肿瘤在裸鼠身上生长得更快；PPA肿瘤两种小鼠身上没有显示出生长速度的差异。让研究人员吃惊的是，PPB肿瘤在免疫功能正常的小鼠身上根本不长，但在裸鼠中却形成了肿瘤。不难看出，在PTEN缺失的情况下，PI3Kβ对介导免疫逃逸至关重要。
小鼠模型的基因型，以及生长情况
为了进一步坐实PI3Kβ的这一功能，研究人员还将PI3Kβ重新引入PPB细胞，证实免疫功能正常的小鼠对PPB细胞的压制是PI3Kβ缺失引起的，以及CD8+T细胞是免疫正常小鼠排斥PPB肿瘤所必需的。
从以上的数据我们不难看出，Zhao/Roberts团队的出发点是对的，在PTEN缺失的情况下，PI3Kα和PI3Kβ的功能确实不同，是PI3Kβ介导了肿瘤的免疫逃逸，而不是PI3Kα。
随后，Zhao/Roberts团队深入研究了PP、PPA和PPB在免疫正常小鼠身上形成的肿瘤：PP和PPA细胞形成的肿瘤有强烈的磷酸化AKT（促进癌细胞生长的通路）信号，且CD4+和CD8+T细胞基本上被排除在肿瘤的外围；而PPB肿瘤中只有少数残留的癌细胞，还有很多CD4+和CD8+T细胞浸润到肿瘤中。
不同癌细胞形成的肿瘤特征
一句话简单概括一下：有PI3Kβ在，肿瘤就是免疫荒漠；PI3Kβ不在，肿瘤就是免疫细胞的海洋。
除了T细胞之外，他们还分析了树突状细胞、单核细胞和巨噬细胞等其他免疫细胞。最终的发现是，PPB肿瘤微环境是促炎的（有强烈的IFN信号），PP和PPA的肿瘤微环境是抗炎的。此外，PPB肿瘤中的髓系细胞会分化为树突状细胞，呈递抗原给T细胞，更有效地激活T细胞。
PPB肿瘤的DC细胞上调信息通路
借助RNA测序技术，Zhao/Roberts团队找到了PI3Kβ介导肿瘤免疫逃逸的下游通路——BMX/STAT3。而且，BMX/STAT3这条通路介导的免疫逃逸独立于AKT/mTOR通路。
在以上研究结果的基础上，Zhao/Roberts团队构建了一个模型：在PTEN缺失的肿瘤中，PI3Kβ信号增强，导致下游的AKT/mTOR通路和BMX/STAT3信号通路上调，这两条通路分别促进癌细胞的生长和肿瘤的免疫逃避。
重要的是，使用PI3Kβ抑制剂可以抑制上述两条信号通路的过度活化，促进免疫反应基因上调和免疫抑制基因下调，并通过通过NF-κB增强炎症反应和TNF信号。
机制示意图[5]
在研究的最后，Zhao/Roberts团队测试了PI3Kα选择性抑制剂（BYL719）和PI3Kβ选择性抑制剂（AZD6482）单药或联合PD-1抑制剂的抗癌效果。
遗憾的是，BYL719、AZD6482和PD-1抑制剂单药对PP肿瘤均无效，PI3Kα选择性抑制剂BYL719联合PD-1抑制剂也无效。让研究人员欣喜的是，AZD6482联合PD-1抑制剂表现出强烈的抑瘤效果，50%的荷瘤小鼠实现了完全缓解。
值得一提的是，除了PD-1抑制剂之外，Zhao/Roberts团队还测试了PI3Kβ联合STING激动剂治疗PTEN缺失的其他乳腺癌细胞系，发现二者也有协同效果。这也意味着，PI3Kβ可以提高PTEN缺失癌细胞对不同免疫治疗方案的敏感性。
不同药物组合的治疗效果
总的来说，Zhao/Roberts团队这项研究成果首次证实了PI3Kβ是PTEN缺失乳腺癌免疫逃逸的幕后推手，为PTEN缺失乳腺癌的PI3Kβ抑制剂联合免疫治疗奠定了基础。
此外，这个研究还揭示了PTEN缺失癌症对PI3Kα抑制剂耐药的原因，为PTEN缺失癌症的精准用药打下了基础。
参考文献：
[3].Lawrence MS, Stojanov P, Mermel CH, et al. Discovery and saturation analysis of cancer genes across 21 tumour types. Nature. 2014;505(7484):495-501. doi:10.1038/nature12912
[4].Chen J, Sun J, Wang Q, et al. Systemic Deficiency of PTEN Accelerates Breast Cancer Growth and Metastasis. Front Oncol. 2022;12:825484. Published 2022 Mar 18. doi:10.3389/fonc.2022.825484
[6].Papa A, Pandolfi PP. The PTEN-PI3K Axis in Cancer. Biomolecules. 2019;9(4):153. doi:10.3390/biom9040153
本文作者丨BioTalker