三阴性乳腺癌(TNBC)免疫治疗耐药仍是重大临床挑战。本综述系统整合并批判性评估了近期研究中揭示的两大相互关联机制:肥大细胞(MC)的功能可塑性与代谢重编程。肥大细胞远非单纯的过敏效应细胞,其表现出高度的表型多样性,其中抗原呈递型肥大细胞(apMC)是近年发现的独特亚群,能够启动抗肿瘤T细胞应答。一项里程碑式的II期临床试验表明,调控apMC可增强ICI难治性TNBC患者对抗PD-1治疗的应答。然而,在TNBC肿瘤免疫微环境(TIME)中,以糖酵解通量增强、乳酸积累及脂质改变为特征的代谢失调,会促使MC向免疫抑制表型偏移并抑制apMC功能。已发表的研究证实,这种双向串扰形成恶性循环,维持免疫逃逸并限制免疫检查点抑制剂(ICI)疗效。为解析这一复杂性,共培养自体免疫细胞的患者来源类器官(PDO)模型已成为经过验证的平台,可保留肿瘤异质性并实时解析代谢-免疫回路。本综述系统整合了MC可塑性的生物学基础、代谢物驱动的MC功能调控,以及类器官系统在机制发现与药物筛选中的应用证据。研究人员批判性评估了新兴的多维治疗策略,包括apMC的药理学重编程、代谢正常化及工程化细胞疗法,并指出了将基础发现转化为临床应用必须解决的关键知识缺口。通过整合免疫肿瘤学、肿瘤代谢学与生物工程学的进展,本综述为将当前认知转化为克服TNBC免疫治疗耐药的临床可行策略提供了框架。
1 引言
三阴性乳腺癌(TNBC)因侵袭性强、缺乏可靶向受体及预后差,仍是严峻的临床挑战。尽管免疫检查点抑制剂(ICI,尤其是抗PD-1/PD-L1药物)的应用革新了晚期TNBC的治疗格局,但其临床获益受限于普遍存在的原发与获得性耐药。III期试验数据显示,即使在PD-L1阳性队列中,转移性TNBC中ICI联合化疗的客观缓解率(ORR)仍仅维持在50%-60%,且多数患者最终进展。机制研究表明,耐药并非源于单一缺陷,而是复杂的适应性生态系统——肿瘤免疫微环境(TIME)所致,其特征包括免疫细胞功能障碍、由调节性T细胞(Treg)、肿瘤相关巨噬细胞(TAM)及髓系来源抑制细胞(MDSC)构成的免疫抑制网络,以及代谢恶劣的微环境。传统研究模型(包括二维细胞系与动物模型)难以复现该生态系统中人类特异性异质性与动态多细胞互作。本综述整合了维持TNBC-TIME免疫抑制的两大相互关联机制的证据:一是免疫细胞的功可塑性,聚焦于肥大细胞(MC);二是肿瘤细胞内在及微环境的代谢重编程。研究证实,MC远不止经典的过敏效应细胞角色,其在肿瘤内发挥广泛的功能谱。近期证据凸显了一类具有抗原呈递能力的独特亚群——抗原呈递型肥大细胞(apMC),其对抗肿瘤免疫至关重要,但在TNBC中其默认状态常偏向促血管生成与免疫抑制表型。第二大支柱是肿瘤细胞内在及微环境的代谢重编程。多项研究证实,TNBC细胞表现出显著的“Warburg效应”、谷氨酰胺成瘾及脂质代谢紊乱,这不仅驱动肿瘤生长,还创造代谢抑制性微环境,直接抑制效应免疫细胞功能,并可能调控MC的可塑性。关键的是,这两大支柱并非独立运作。已发表证据表明,代谢重编程驱动免疫抑制表型、后者又反过来强化代谢功能障碍的恶性循环存在。解析这种协同互作对于开发有效干预措施至关重要。为此,患者来源类器官(PDO)模型已成为经过验证的平台。PDO可在体外保留亲代肿瘤的遗传、表型及结构复杂性。当与自体免疫细胞(包括MC)结合于先进的共培养系统时,可重建个性化的“迷你-TIME”,从而实现肿瘤代谢、免疫细胞表型与治疗应答之间因果关系的实时、动态及可控研究。本综述的核心目标是批判性评估并整合当前关于MC可塑性与代谢重编程如何导致TNBC免疫治疗耐药的证据,同时展示先进的类器官模型如何作为经过验证的工具,用于解析这种复杂的串扰,并筛选旨在重编程apMC、恢复正常代谢微环境以恢复抗肿瘤免疫的组合策略。
2 TNBC免疫学特征与当前免疫治疗挑战概述
2.1 TNBC的免疫学特征
TNBC作为高度异质的乳腺癌亚型,其免疫学特征具有独特的复杂性。大样本队列研究证实,与其他乳腺癌亚型相比,TNBC通常具有更高的肿瘤突变负荷(TMB)及更丰富的肿瘤浸润淋巴细胞(TIL),为其成为免疫治疗潜在靶点提供了生物学基础。单细胞RNA测序分析揭示了TNBC独特的免疫抑制微环境,其特征为更高比例的Treg与耗竭CD8+T细胞,伴随大量浆细胞,共同塑造其免疫学特征。然而,这种免疫浸润并不总是与良好预后或治疗应答相关。研究表明,在三阴性炎性乳腺癌中,尽管存在免疫抑制性肿瘤浸润免疫组分,其肿瘤突变负荷却低于非炎性TNBC,并与新辅助化疗应答差相关,凸显了TNBC免疫特征的复杂性。当前共识认为,TIL密度在TNBC中具有预后价值,但免疫浸润的功能状态与空间组织是决定结局的关键因素。知识缺口在于:治疗期间免疫浸润的动态演变,以及三级淋巴结构如何增强抗肿瘤免疫的机制仍不完全清楚。未来方向需通过对治疗前、中、后的肿瘤进行纵向采样,结合空间转录组学,揭示免疫结构的演化规律并确定最佳干预窗口。
2.2 TNBC当前免疫治疗挑战
ICI在TNBC中的应用开启了充满希望与失望并存的时代。IMpassion130与KEYNOTE-355等III期试验确立了阿替利珠单抗或帕博利珠单抗联合化疗作为PD-L1阳性(SP142定义或CPS≥10)转移性TNBC的一线标准,将中位无进展生存期(PFS)延长约2-3个月,并显示总生存期(OS)获益趋势。然而,这种“成功”掩盖了一个严峻现实:已发表的疗效数据显示,即使在PD-L1阳性队列中,联合治疗的ORR仍徘徊在50%-60%,意味着近半数患者从一开始就表现出原发耐药。对于PD-L1阴性患者,免疫治疗的获益微乎其微,凸显了依赖单一生物标志物的局限性。PD-L1表达本身存在异质性(肿瘤细胞vs免疫细胞)、空间异质性(原发灶vs转移灶)及动态变化,均限制了其预测价值。获得性耐药则是更大的挑战。KEYNOTE-522研究证实,帕博利珠单抗联合化疗显著提高了新辅助治疗中的病理完全缓解(pCR)率,但仍有40%-50%的患者未达到pCR,且部分达到pCR的患者仍出现长期复发,提示初始有效的免疫应答被肿瘤适应机制破坏。这种适应机制并非单一通路,而是多层、动态演化的生态系统。在免疫编辑压力下,肿瘤可能通过下调HLA-I组装的关键组分(如β2-微球蛋白),或通过基因组不稳定性丢失高免疫原性新抗原(如移码突变产生的新抗原),实现“免疫隐形”。同时,肿瘤微环境(TME)内的免疫抑制网络经历系统性强化:表达耗竭表型的CD8+T细胞增殖,共表达多种抑制性受体(如PD-1、TIM-3、LAG-3、TIGIT),并处于表观遗传固定的、难以被ICI逆转的状态;MDSC与M2型TAM通过精氨酸酶-1、一氧化氮合酶及吲哚胺2,3-双加氧酶(IDO)等机制剥夺T细胞必需氨基酸并产生抑制性代谢物,同时分泌TGF-β与IL-10等细胞因子;Treg通过CTLA-4介导的“反式内吞”直接降解抗原呈递细胞(APC)上的CD80/CD86分子,或通过高表达CD39/CD73产生腺苷,从而削弱共刺激信号并抑制效应T细胞功能。现有联合策略尝试多管齐下,却常遭遇“加法困境”。ICI联合化疗虽可通过诱导免疫原性细胞死亡(ICD,如蒽环类、奥沙利铂)增加肿瘤抗原释放与树突状细胞活化,但化疗药物(尤其是紫杉类、吉西他滨)也对增殖淋巴细胞发挥细胞毒性作用,可能抵消部分免疫学获益,最佳给药时序与剂量仍需探索。ICI联合抗血管生成药物(如贝伐珠单抗)旨在逆转肿瘤血管异常与缺氧,从而增强免疫细胞浸润,但血管正常化窗口短暂且难以精准把握,可能加剧出血、高血压等毒性。ICI与PARP抑制剂联合在BRCA突变TNBC中显示出前景,但其协同机制(如增强基因组不稳定性、激活cGAS-STING通路)在非BRCA突变肿瘤中疗效有限。这些方案虽可能提升有限的治疗应答,却常伴随叠加毒性——如严重的免疫相关性肺炎、结肠炎、心肌炎及骨髓抑制,限制了其广泛应用。因此,下一阶段的突破必须建立在更精细的机制理解之上,从“地毯式轰炸”转向针对关键枢纽节点的“精准手术”,同时开发能够预测和监测耐药动态的工具。当前已通过分析临床试验样本识别出多种耐药机制,证实了ICI耐药的多面性。知识缺口在于:各机制在不同患者中的相对贡献尚不清楚,且缺乏针对特定耐药通路的预测性生物标志物。未来方向应开发功能性检测(如使用类器官共培养系统)前瞻性识别个体患者的主要耐药机制,从而实现个性化联合策略。
3 TNBC免疫微环境中的肥大细胞——从基础生物学到治疗靶点
3.1 TNBC中肥大细胞的生物学特征与临床相关性
肥大细胞是髓系来源的组织驻留先天免疫细胞,传统上因其在IgE介导的过敏反应中的作用而被认知,其胞质富含预先合成的颗粒,内含组胺、类胰蛋白酶及胃促胰酶等介质。基础研究拓展了对其功能的认知。通过高亲和力IgE受体(FcεRI)激活后,它们迅速脱颗粒,释放介质引起血管扩张和平滑肌收缩等急性反应。然而,近期研究极大扩展了对其功能的认知。除经典FcεRI通路外,肥大细胞还表达多种其他受体,如Mas相关G蛋白偶联受体X2(MRGPRX2)。此外,肥大细胞可通过释放预存介质(如集落刺激因子1,CSF1)调控巨噬细胞分化与极化。这些发现共同揭示了肥大细胞功能的多样性与复杂性,远超出其传统定位为“单纯过敏效应细胞”的范畴。在肿瘤生物学中,肥大细胞浸润与患者预后的关系表现出高度的“悖论”与情境依赖性,深刻反映了其功能异质性与可塑性。研究表明,在某些肿瘤类型(如肝细胞癌和肾上腺皮质癌)中,瘤内肥大细胞浸润与更好的预后及抗肿瘤免疫特征相关。然而,在许多其他癌症(包括胰腺导管腺癌、高级别浆液性卵巢癌)中,肿瘤相关肥大细胞的高密度浸润与更具侵袭性的疾病表型、免疫抑制性肿瘤微环境及更差的临床结局显著相关。这种看似矛盾的现象提示,肥大细胞并非简单地发挥促肿瘤或抗肿瘤效应,其功能高度依赖于局部微环境信号及其自身的活化状态。因此,肥大细胞在肿瘤中的作用具有高度情境性,其功能“双重性”是理解其临床相关性的核心。单细胞RNA测序等新技术的应用为解析肿瘤微环境中肥大细胞的高度异质性提供了前所未有的视角。这些研究揭示,肥大细胞在不同组织或同一肿瘤内并非均一群体,而是存在具有不同基因表达谱和功能潜能的亚群。在三阴性乳腺癌中,研究鉴定出一类具有抗原呈递能力的肥大细胞亚群。该亚群与抗PD-1阻断免疫治疗的更好应答相关,可能有效呈递和交叉呈递抗原,激活抗肿瘤T细胞免疫,可能定位于三级淋巴结构内。相反,在其他肿瘤模型中,某些肥大细胞亚群表现出促进免疫抑制和化疗耐药的特征。这种亚群水平的异质性直接导致其功能多样性。肥大细胞特异性蛋白酶(如类胰蛋白酶、胃促胰酶A3)表达的动态分析也支持这一观点,显示这些蛋白酶在不同病理状态(如慢性肺病)下的转录和翻译上调存在显著的空间异质性,与免疫病理改变和功能下降相关。因此,基于分子表型和空间定位定义功能不同的肥大细胞亚群,而非将其视为单一实体,对于准确评估其在TNBC等特定疾病中的临床意义并开发精准干预策略至关重要。当前已确立肥大细胞异质性,并在TNBC中鉴定出特定的apMC亚群。知识缺口在于:TME中不同肥大细胞亚群的起源、稳定性及谱系关系仍不清楚。未来方向需通过谱系追踪研究与单细胞表观遗传谱分析,阐明肥大细胞亚群是如何产生的,以及它们代表不同的谱系还是可塑性状态。
3.2 肥大细胞的功能可塑性:表型谱与调控网络
多项研究证实,肥大细胞作为组织驻留免疫细胞,表现出高度的可塑性而非固定功能,能够根据微环境信号极化为具有不同甚至相反功能的表型。这种可塑性使肥大细胞能够在肿瘤微环境中发挥复杂作用,其功能谱可能从经典的促血管生成/免疫抑制型转变为新兴的抗原呈递型(apMC)。肿瘤相关肥大细胞主要呈现结缔组织表型,在结直肠癌模型中释放高水平白细胞介素-6(IL-6)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α),从而维持支持肿瘤进展的促炎微环境。这种表型的极化与肿瘤内干细胞因子(SCF)和IL-33的持续刺激密切相关。此外,肥大细胞与邻近免疫细胞(如巨噬细胞)的相互作用进一步塑造其功能。活化肥大细胞释放的介质可诱导巨噬细胞的表观遗传重编程,赋予其不同于经典M1/M2范式的极化表型,深刻改变巨噬细胞的吞噬功能、细胞因子产生及转录组应答。这种通过细胞接触或可溶介质进行的“外周免疫教育”,使肥大细胞能够根据局部组织环境调整其功能,形成复杂的调控网络。调控肥大细胞可塑性的关键信号通路常在TME中异常激活。IL-33/ST2通路是重要的调控轴之一。IL-33不仅促进肥大细胞聚集和促炎表型,还能在肥大细胞前体阶段下调FcεRI表达,影响其发育轨迹。在皮肤鳞状细胞癌中,肿瘤细胞与肥大细胞之间的IL-4/STAT6通路相互作用触发细胞外信号调节激酶/蛋白激酶B(ERK/Akt)的过度激活,诱导肥大细胞脱颗粒和IL-17A分泌,促进肿瘤进展。转化生长因子-β(TGF-β)信号也至关重要。在肠道纤维化模型中,肥大细胞类胰蛋白酶与TGF-β1协同,通过Akt和Smad2/3信号通路促进成纤维细胞向肌成纤维细胞分化,加剧组织重塑。此外,先天免疫受体信号和低氧微环境通过特定分子元件和信号通路调控肥大细胞的细胞因子合成和介质分泌,使其成为感知微环境变化和控制组织稳态的核心传感器。这些通路之间的串扰构成了一个精细调控的网络,决定了肥大细胞在特定微环境中的最终表型和功能输出。当前已在临床前模型中证实多条信号通路(IL-33/ST2、IL-4/STAT6、TGF-β)调控肥大细胞表型。知识缺口在于:这些通路在人类TNBC中的相对重要性及其潜在的相互作用尚属未知。未来方向应通过人类TNBC组织分析和类器官共培养研究,确定哪些通路在人类TME中占主导地位,并评估其作为治疗靶点的潜力。
3.3 apMC作为免疫治疗应答的预测因子与干预靶点
TNBC免疫治疗的一个核心挑战是识别抗程序性细胞死亡蛋白-1(PD-1)耐药的新机制,并有效评估其在人类中的疗效与安全性。apMC的鉴定为预测性生物标志物和干预措施开辟了新途径。Wu等人证明,高水平的瘤内apMC与TNBC患者接受抗PD-1治疗的临床获益增强相关。机制上,apMC主要定位于三级淋巴结构内,能够高效地进行直接和交叉呈递抗原,并表达共刺激分子,从而在肿瘤免疫控制中发挥关键作用。这一临床发现提示,apMC的比例和功能状态可作为预测免疫治疗应答的新型生物标志物,其信息量可能优于单独的PD-L1表达。色甘酸钠II期试验的成功激发了人们探索其他调控肥大细胞可塑性策略的兴趣。例如,临床前研究表明,IL-33可促进小鼠模型中肥大细胞的MHC-II表达,这提示了一条值得进一步研究的潜在途径。然而,这些发现仍处于初步阶段,需要在人类系统中验证。更具推测性的方法,如设计基于apMC的疫苗或过继细胞疗法,目前尚处于概念阶段,在临床转化之前需要进行广泛的临床前开发。这些策略旨在直接增强apMC功能,从而激活和维持有效的抗肿瘤T细胞应答。然而,将apMC转化为临床可行的干预靶点仍面临重大挑战。首要挑战是如何精确调控其可塑性,确保干预措施能稳定诱导或维持apMC表型,同时避免其向具有促肿瘤或促纤维化效应的有害表型偏移。其次,任何旨在增强免疫细胞活性的干预都可能引起脱靶效应,如不受控制的全身性免疫激活或过敏反应,需要精细的剂量控制和给药方案。该试验样本量小、为单臂设计,且未报告应答持续时间。这些局限性凸显了需要更大规模的随机试验来确证疗效,并识别预测哪些患者最可能获益的生物标志物。尽管如此,一项在抗PD-1难治性转移性TNBC女性患者中开展的色甘酸钠联合抗PD-1方案的II期临床试验取得了积极结果,达到了预设的主要终点,确认的ORR为50.0%。这一临床转化成功案例不仅验证了靶向apMC策略的可行性,还突出了从机制发现到临床验证的反向转化框架,为克服免疫治疗耐药提供了新的精准免疫肿瘤学见解。基于这一初步临床信号,未来的研究应侧重于阐明调控apMC极化的精确信号网络,并探索将其与其他免疫调节方法相结合的策略,以最大化疗效并最小化风险。当前已有临床概念验证表明,靶向肥大细胞可塑性可克服部分患者的ICI耐药。知识缺口在于:试验规模小且为单臂;未识别应答预测因子;应答持续时间未知。未来方向需开展更大规模、随机的试验,并进行全面的生物标志物分析以确定哪些患者获益。机制研究应阐明色甘酸钠如何诱导MHC-II上调。
4 代谢微环境对肥大细胞功能的调控——机制与干预机会
4.1 TNBC代谢重编程概述
TNBC的特征是深刻的代谢重编程,以满足其快速增殖的生物能量和生物合成需求。这种重编程的一个核心特征是强烈的“Warburg效应”,即TNBC细胞即使在氧充足条件下也优先进行有氧糖酵解,以快速产生能量和代谢中间产物。研究表明,乳酸脱氢酶A(LDHA)、丙酮酸激酶M2(PKM2)和葡萄糖转运蛋白(如GLUT1、GLUT3)等关键糖酵解酶在TNBC细胞中显著上调,驱动糖酵解通量增强。除糖酵解依赖性外,TNBC还表现出显著的“谷氨酰胺成瘾”。谷氨酰胺作为重要的氮源和碳源,经谷氨酰胺酶(GLS)催化生成谷氨酸,进入三羧酸(TCA)循环或用于合成抗氧化谷胱甘肽(GSH),对维持细胞氧化还原平衡和生物合成至关重要。研究证实,靶向谷氨酰胺代谢(如使用谷氨酰胺酶抑制剂CB839)可重塑免疫抑制性TME并增强抗肿瘤免疫应答。同时,TNBC细胞的脂质代谢发生显著改变,表现为脂肪酸合成增强。致癌基因MYC及其衍生的环状RNA circMyc通过调控固醇调节元件结合蛋白1(SREBP1)的转录和mRNA稳定性,上调下游脂肪生成酶,从而促进TNBC进展。脂肪酸结合蛋白4(FABP4)介导的脂肪酸摄取在调控TNBC脂质代谢和癌症干细胞活性中起关键作用。在脑转移TNBC中,视黄酸受体应答蛋白2(RARRES2)的下调通过PTEN-mTOR-SREBP1信号通路重编程脂质代谢,增加甘油磷脂水平,促进癌细胞在独特的脑微环境中存活。线粒体功能重塑是TNBC代谢重编程的另一个核心方面。TNBC细胞表现出代谢异质性,线粒体的形态和功能在亚型或阶段间存在差异。转移性TNBC与融合的线粒体形态以及增强的糖酵解和脂肪生成代谢相关。作为细胞器间信号传导的关键调节因子,溶酶体钙释放通道TRPML1在敲低时损害线粒体呼吸,重编程细胞代谢,并触发线粒体碎片化,从而增强TNBC细胞对化疗药物的敏感性。此外,线粒体相关蛋白如ATP5MF在非BRCA1/2突变TNBC中高表达;其沉默会损害线粒体功能并抑制肿瘤生长,提示其在能量代谢中的重要作用。这种代谢重编程不仅由内在致癌基因(如MYC、EGFR)驱动,还受到外部缺氧和营养匮乏TME的强大选择压力。代谢活动产生的大量中间产物和终产物(如乳酸、酮体、活性氧)直接溢出到微环境中。乳酸积累导致酸化,而对葡萄糖、谷氨酰胺和色氨酸的竞争消耗,加上免疫抑制性代谢物(如犬尿氨酸和腺苷)的产生,创造了不利于效应免疫细胞的化学地形,深刻影响免疫细胞功能并塑造免疫抑制性TME,最终导致免疫治疗耐药。当前已从分子层面很好地表征了TNBC的代谢景观。知识缺口在于:肿瘤内代谢的空间异质性,以及其在治疗期间的演变,了解甚少。未来方向应通过代谢组学成像和空间转录组学绘制代谢异质性图谱,并识别支持免疫抑制细胞的代谢微环境。
4.2 代谢物对免疫细胞功能的系统性调控
肿瘤微环境中的代谢物通过多种机制系统性地调控免疫细胞功能,深刻影响抗肿瘤免疫应答的结局。高浓度乳酸作为肿瘤糖酵解代谢的典型产物,不仅导致微环境酸化,还直接抑制效应免疫细胞的功能。研究表明,乳酸通过降低微环境pH值,可抑制T细胞和自然杀伤(NK)细胞的细胞毒功能。此外,乳酸可抑制T细胞核因子NFAT信号转导,并上调程序性细胞死亡蛋白-1(PD-1)表达,从而加剧T细胞耗竭。同时,乳酸促进Treg扩增和功能,并驱动TAM向免疫抑制性M2样表型极化,共同塑造免疫抑制微环境。这种乳酸介导的免疫抑制是肿瘤免疫逃逸的关键机制。脂质代谢异常是TME的另一突出特征,肿瘤产生的特定脂质分子具有强大的免疫调节作用。肿瘤细胞释放的脂质介质如前列腺素E2(PGE2)是已知的免疫抑制剂。胆固醇及其代谢物在免疫调节中发挥复杂作用。胆固醇代谢紊乱,特别是其氧化代谢产物氧甾醇,可影响免疫细胞的定位、迁移和功能。在TME中,癌细胞重编程胆固醇代谢不仅是为了满足自身增殖需求,还释放胆固醇代谢物抑制效应T细胞功能,并促进Treg和M2巨噬细胞等的免疫抑制细胞活性,从而促进免疫逃逸。氨基酸竞争是肿瘤与免疫细胞代谢互作的核心方面。肿瘤细胞过度消耗谷氨酰胺、色氨酸和精氨酸等必需氨基酸