《癌细胞》：肿瘤也练“铁布衫”！中山大学团队发现乳腺癌对曲妥珠单抗耐药的新机制

单克隆抗体（mAb）已成为治疗各类恶性肿瘤的重要手段。

由Fcγ受体（FcγR）介导的免疫应答反应，是mAb发挥疗效的重要生物学基础之一[1]。

FcγR介导的免疫反应因不同的效应细胞类型而具有高度的多效性，例如，NK细胞等杀伤性细胞等可通过FcγR结合mAb的Fab段，介导抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用（ADCC）；而巨噬细胞则可通过FcγR发挥抗体依赖的细胞介导的吞噬作用（ADCP），此外，FcγR还与DC细胞的抗原呈递功能相关[2]。

值得注意的是，目前关于肿瘤中FcγR相关效应反应的大多数研究都集中于免疫细胞[3]。其他细胞类型表达FcγR的状况，以及它们的功能和对mAb治疗效果的影响，目前仍知之甚少。

近日，由中山大学苏士成领衔的研究团队，在著名期刊Cancer Cell发表了一项重要研究成果[4]。

他们在人乳腺癌中发现一种表达III型Fcγ受体（CD16）的独特成纤维细胞亚群，在曲妥珠单抗刺激下，这群成纤维细胞可通过增强细胞外基质硬度，来阻碍药物递送，诱导肿瘤耐药。

更重要的是，他们还发现靶向VAV2可抑制该群细胞中Fcγ受体介导的促癌信号，为探索靶向CAFs的治疗方案提供了新的思路。

论文首页截图

为了了解乳腺癌组织中不同类型细胞FcγR的表达情况，研究人员首先通过流式细胞术检测了32例乳腺癌标本中FcγRs的表达，发现部分表达CD32b/c（FcγRIIb/IIc）和CD16（FcγRIII）的细胞竟然是CD45^-非免疫细胞。

进一步分析发现，CD32b/c⁺CD45^-细胞是肿瘤细胞，这与先前的研究一致[5]。令人意外的是，表达CD16的CD45^-细胞是成纤维细胞，这引起了研究人员的注意。

为了进一步验证这一发现，研究人员分离了68名乳腺癌患者肿瘤样本中的CAFs。流式细胞术分析发现，近半数样本中可检测到CD16⁺CAFs，而且CD16⁺CAFs约占肿瘤CAFs总数的20.13%±3.38%。进一步分析发现，与之前的研究不同[6, 7]，CD16⁺CAFs为一群αSMA⁺FAP^-CD10^-GPR77^-的独特成纤维细胞亚群。

CD16⁺αSMA⁺细胞表现出典型的活化成纤维细胞形态

研究人员还比较了CD16⁺CAFs和乳腺癌中其他细胞类型上CD16的相对水平，发现CD16⁺CAFs的CD16表达水平低于NK细胞和骨髓细胞，但远高于T细胞和B细胞。

乳腺癌中CD16⁺CAF亚群的临床意义如何呢？研究人员分析了814例初治乳腺癌样本中的CD16和αSMA的免疫荧光染色结果，发现CD16⁺CAF的数量与HER2阳性乳腺癌亚型患者的不良预后显著相关，而对其他亚型患者预后的影响并不显著。

靶向HER2治疗是HER2阳性乳腺癌患者的重要治疗手段，研究人员分析了CD16⁺CAF与HER2阳性乳腺癌治疗反应的相关性，结果发现对曲妥珠单抗治疗耐药的患者肿瘤标本中的CD16⁺CAF浸润明显高于响应患者。

基于这些结果可以得出结论：CD16⁺CAF是影响HER2阳性乳腺癌患者对曲妥珠单抗耐药和长期生存的重要因素。

为进一步研究CD16⁺CAF在诱导曲妥珠单抗耐药中的作用，研究人员构建了患者来源的异种移植瘤（PDX）模型，发现高CD16⁺CAF浸润的PDX对曲妥珠单抗的反应率显著低于低CD16⁺CAF浸润的PDX。

高CD16⁺CAF浸润的PDX对曲妥珠单抗的反应率低于低CD16⁺CAF浸润的PDX

随后，研究人员在曲妥珠单抗治疗的同时，使用了靶向CD16的特异性中和抗体。治疗数据显示，CD16阻断显著增强了曲妥珠单抗对CD16⁺CAF高浸润的PDX的疗效，而对CD16⁺CAF低浸润PDX则没有明显影响，这表明CD16⁺CAF在诱导曲妥珠单抗耐药过程中发挥重要作用。

为进一步验证上述结论，研究人员构建了肿瘤细胞与成纤维细胞共注射的小鼠模型，将CD16⁺CAF与CD16^-CAFs分别与乳腺癌BT-474细胞共同注射到NOD SCID小鼠中，或在共注射之前用慢病毒shRNA载体沉默成纤维细胞中的CD16，发现CAF中CD16表达缺失后，肿瘤对曲妥珠单抗敏感性升高。这些证据证明成纤维细胞中的CD16是介导乳腺癌曲妥珠单抗耐药的重要因子。

接着，研究人员构建了CD16-FcRγ突变的CAFs，以阻断CD16介导的细胞内信号转导。通过与肿瘤细胞共注射，他们发现CD16-FcRγ突变的CAFs不能诱导曲妥珠单抗耐药，这表明抗HER2治疗疗效的降低依赖于CAFs中CD16介导的细胞内信号传导。

鉴于成纤维细胞在协调肿瘤纤维增生中发挥重要作用，研究人员基于原子力显微镜等技术，评估了对曲妥珠单抗治疗敏感或耐药的HER2阳性乳腺癌患者的肿瘤硬度，发现曲妥珠单抗耐药患者的肿瘤硬度更大。更重要的是，CD16⁺CAF的浸润数目与组织硬度显著正相关。

基于原子力显微镜评估乳腺癌患者的肿瘤硬度

研究人员测量了曲妥珠单抗治疗前后CD16⁺CAF和肿瘤细胞的接近程度，发现曲妥珠单抗治疗后CD16⁺CAF与肿瘤细胞之间的距离明显缩短，表明曲妥珠单抗治疗时结缔组织的增加与CD16⁺CAF有关。

曲妥珠单抗治疗后，CD16⁺CAF与肿瘤细胞间的平均距离明显缩短

那么CD16⁺CAF如何诱导曲妥珠单抗耐药呢？通过PDX模型，研究人员发现CD16⁺CAF在曲妥珠单抗存在下可明显增强肿瘤结缔组织增生。

已有研究表明纤维增生引起血管压迫，导致药物输送受到抑制是引起治疗耐药的关键因素[8, 9]。应用3D荧光显微成像技术，研究人员发现CD16⁺CAF降低了荷瘤小鼠血管灌注和通透性，阻碍了肿瘤组织中曲妥珠单抗及其联合用药时化疗药物的递送。

CD16⁺CAF阻碍肿瘤组织中曲妥珠单抗递送

进一步机制研究发现，曲妥珠单抗激活CD16⁺CAF介导的CD16/SYK/VAV2/RhoA/ROCK/MLC2/MRTF-A途径，诱导结缔增生。

此外，研究人员注意到该通路的关键因子VAV蛋白家族成员VAV2在CD16⁺CAF高度表达，那么VAV2能否成为乳腺癌靶向HER2的联合治疗新靶点呢。为了验证这一猜想，研究人员沉默了CD16⁺CAF中的VAV2，观察到曲妥珠单抗诱导的肌动蛋白聚合和胶原收缩受到明显抑制。

研究人员进一步探索了靶向VAV2对乳腺癌的治疗潜力，通过共注射模型和PDX模型实验发现CD16⁺CAF中的VAV2沉默逆转了肿瘤纤维增生，增强了肿瘤对曲妥珠单抗的敏感性。

值得关注的是，研究人员还发现VAV2对于成纤维细胞中CD16的功能是必不可少的，但沉默NK细胞以及巨噬细胞中的VAV2表达并不影响其ADCC或ADCP功能的发挥，这表明沉默VAV2特异性阻断了Fcγ受体介导的促癌信号，而不干扰免疫细胞Fcγ受体介导的肿瘤杀伤作用。因此靶向VAV2是提高曲妥珠单抗疗效的安全而有效的潜在联合治疗方式。

CD16⁺CAF中VAV2的沉默抑制肿瘤纤维增生

总的来说，本研究首次发现了表达CD16的独特CAFs亚群，揭示了FcγR在促进乳腺癌靶向HER2治疗耐药中的作用及潜在机制，提出靶向CD16⁺CAF中VAV2的新型治疗方法，为改善乳腺癌当前治疗现状提供了新的治疗靶点。

参考文献：

[1]   Chau CH, Steeg PS,Figg WD. Antibody-drug conjugates for cancer[J]. Lancet, 2019, 394 (10200):793-804. DOI:10.1016/s0140-6736(19)31774-x.

[2]   Bournazos S,Ravetch JV. Fcγ Receptor Function and the Design of Vaccination Strategies[J]. Immunity, 2017, 47 (2):224-233. DOI:10.1016/j.immuni.2017.07.009.

[3]   Rosales C. Fcγ Receptor Heterogeneity in Leukocyte Functional Responses[J]. Front Immunol, 2017, 8:280. DOI:10.3389/fimmu.2017.00280.

[4]   Liu X, Lu Y, Huang J, et al. CD16(+) fibroblasts foster a trastuzumab-refractory microenvironment that is reversed by VAV2 inhibition[J]. Cancer Cell, 2022, 40 (11):1341-1357.e1313. DOI:10.1016/j.ccell.2022.10.015.

[5]   Cassard L, Cohen-Solal JF, Galinha A, et al. Modulation of tumor growth by inhibitory Fc(gamma) receptor expressed by human melanoma cells[J]. J Clin Invest, 2002, 110 (10):1549-1557. DOI:10.1172/jci15454.

[6]   Costa A, Kieffer Y, Scholer-Dahirel A, et al. Fibroblast Heterogeneity and Immunosuppressive Environment in Human Breast Cancer[J]. Cancer Cell, 2018, 33 (3):463-479.e410. DOI:10.1016/j.ccell.2018.01.011.

[7]   Su S, Chen J, Yao H, et al. CD10(+)GPR77(+) Cancer-Associated Fibroblasts Promote Cancer Formation and Chemoresistance by Sustaining Cancer Stemness[J]. Cell, 2018, 172 (4):841-856.e816. DOI:10.1016/j.cell.2018.01.009.

[8]   Martin JD, Seano G,Jain RK. Normalizing Function of Tumor Vessels: Progress, Opportunities, and Challenges[J]. Annu Rev Physiol, 2019, 81:505-534. DOI:10.1146/annurev-physiol-020518-114700.

[9]   Mohammadi H,Sahai E. Mechanisms and impact of altered tumour mechanics[J]. Nat Cell Biol, 2018, 20 (7):766-774. DOI:10.1038/s41556-018-0131-2.