构建用于研究HER2靶向与免疫联合治疗的新型HER2阳性小鼠乳腺癌模型

《Cancers》：Characterization of HER2-Positive Murine Breast Cancer Models for Investigating HER2-Targeted Therapy and Immunotherapy Yun Lu, Benjamin P. Lee, Abbigael V. Eli, Shannon E. Lynch, Ar Rafi Md Faisal, Jonathan Moye and Anna G. Sorace

本文针对临床前研究缺乏稳健的HER2+转移性同系小鼠模型，用于研究靶向治疗和免疫调节治疗的问题，研究人员通过慢病毒转导构建了表达人HER2WT和HER2YVMA突变体的小鼠乳腺癌模型，探究了抗HER2治疗、免疫检查点阻断(ICB)和抗体药物偶联物(ADC)的疗效。研究发现，曲妥珠单抗虽未显著抑制原发肿瘤生长，但在4T1-HER2模型中降低了脑转移潜能；抗HER2治疗联合ICB在EO771-HER2YVMA模型中显著延长了生存期，而ADC疗效存在模型依赖性。该研究为研究HER2+乳腺癌脑转移及联合治疗策略提供了有价值的免疫健全临床前平台。

　　

在乳腺癌的治疗领域中，人类表皮生长因子受体2阳性（Human Epidermal Growth Factor Receptor 2-positive, HER2+）亚型以其较强的侵袭性和高发脑转移倾向而备受关注。尽管针对HER2的靶向药物，如单克隆抗体和抗体药物偶联物（Antibody-Drug Conjugate, ADC）等不断涌现，但脑转移仍然是临床治疗的一大难点，严重影响患者预后。一个关键的限制因素在于，临床前研究中缺乏能够精确模拟人体内HER2+肿瘤自发转移、特别是向大脑转移，并且同时具备完整免疫系统（即免疫健全）的小鼠模型。现有的许多模型要么缺乏免疫背景，要么表达的是鼠源HER2，无法准确评估靶向人HER2的现有疗法。为了填补这一空白，来自阿拉巴马大学伯明翰分校等机构的研究人员Yun Lu、Benjamin P. Lee等人，在《Cancers》期刊上发表了一项研究，他们成功构建了新型HER2+小鼠乳腺癌模型，并利用它们系统评估了多种治疗策略，为我们理解HER2+肿瘤的转移机制和开发新疗法提供了有力工具。

关键技术方法简述

研究通过慢病毒转导技术，将人源HER2野生型(HER2^WT)和组成性活性突变体(HER2^YVMA，即p.A775_G776insYVMA)基因，连同绿色荧光蛋白(GFP)标签，稳定导入两种具有已知转移潜能的鼠源三阴性乳腺癌(Triple-Negative Breast Cancer, TNBC)细胞系（4T1和EO771）中。利用蛋白质印迹(Western Blot)和免疫组化(Immunohistochemistry, IHC)等技术验证了HER2的表达和磷酸化水平。在免疫健全的Balb/c和C57BL/6小鼠体内建立了原位肿瘤模型，评估了肿瘤生长和自发脑转移。治疗方面，分别使用了抗HER2疗法（曲妥珠单抗联合图卡替尼）、免疫检查点阻断(Immune Checkpoint Blockade, ICB)（抗PD-1和抗CTLA-4抗体）以及抗HER2-ADC（T-DM1和T-Dxd）进行疗效测试。通过流式细胞术分析肿瘤免疫微环境，并利用离体荧光成像技术量化脑转移灶的GFP信号。

研究结果

3.1. 建立HER2过表达和活化小鼠模型

研究人员成功构建了稳定表达人HER2^WT和HER2^YVMA的4T1和EO771细胞系。Western Blot和免疫荧光证实了HER2蛋白的表达和细胞膜定位，其中HER2^YVMA细胞系显示出比HER2^WT更高的磷酸化水平，表明其处于更强的激活状态。体内实验显示，4T1-HER2模型的成瘤率为100%，而EO771-HER2模型直接注射的成瘤率较低（15-30%），但通过移植肿瘤组织块的方法可获得100%的成瘤率。HER2过表达并未显著改变4T1模型的肿瘤生长速度，但在EO771模型中观察到生长有非显著性的减缓。HER2^YVMA过表达使4T1模型的自发性脑转移频率增加了近30%。

3.2. 曲妥珠单抗未能抑制原发肿瘤生长但降低了转移潜能

曲妥珠单抗单药治疗在4T1和EO771的HER2过表达模型中，均未显著抑制原发肿瘤的生长。然而，在4T1-HER2模型中，曲妥珠单抗治疗显著降低了大脑中的GFP荧光信号，表明脑转移负荷减少。具体而言，在4T1-HER2^WT和4T1-HER2^YVMA模型中，脑部GFP信号分别降低了17%±8%和26%±7%。

3.3. 曲妥珠单抗联合免疫检查点阻断疗法对原发肿瘤具有治疗效果

在EO771-HER2^YVMA模型中，抗HER2疗法（曲妥珠单抗+图卡替尼）与ICB（抗PD-1/CTLA-4）联合治疗，显著抑制了原发肿瘤生长并大幅延长了小鼠的生存期。流式细胞术分析发现，治疗后第5天，接受ICB或联合治疗的肿瘤中，CD4⁺T细胞浸润显著增加。然而，在侵袭性强、免疫原性较差的4T1-HER2^YVMA模型中，相同的联合治疗方案未能改变肿瘤体积或生存期，其肿瘤内的CD4⁺T细胞浸润也无明显变化。

3.4. HER2过表达模型对HER2靶向抗体药物偶联物的反应各异

在作为阳性对照的人源HER2高表达BT474肿瘤中，T-Dxd（德曲妥珠单抗）可导致肿瘤完全消退，T-DM1（恩美曲妥珠单抗）也能抑制生长。在人源HER2阴性MDA-MB-231肿瘤中，T-Dxd可显著减小肿瘤体积，而T-DM1无效。然而，在新构建的小鼠HER2过表达模型中，无论是T-DM1还是T-Dxd，对4T1-HER2^WT肿瘤均无显著疗效。在EO771-HER2^WT模型中，T-Dxd在一只小鼠中部分起效，但T-DM1无效。这提示在免疫健全的HER2⁺小鼠模型中，ADC的疗效存在模型特异性，且HER2表面表达水平可能并非决定ADC疗效的唯一因素。

结论与讨论

本研究成功开发了一系列新型的、免疫健全的HER2⁺同系小鼠乳腺癌模型，它们能够自发地发生脑转移，并展现出对靶向治疗、免疫治疗和ADC的不同反应模式。这些模型填补了当前临床前研究的关键空白，为深入探究HER2驱动型乳腺癌的脑转移机制、评估药物对血脑屏障的穿透能力以及测试多种联合治疗策略（如靶向+免疫、靶向+ADC+免疫的三重疗法）提供了宝贵的平台。研究发现，曲妥珠单抗单药虽不能抑制原发瘤生长，却能有效减少脑转移，强调了其控制转移灶的潜在价值。联合疗法在EO771-HER2^YVMA模型中的成功，与临床上探索HER2靶向联合免疫治疗的策略相呼应，同时也揭示了肿瘤微环境（如4T1模型的低免疫原性）是决定联合疗效的关键因素。此外，ADC在不同模型中的疗效差异，提示了未来研究需超越单纯的HER2表达水平，进一步探索影响ADC在体内起效的复杂因素，如肿瘤基质、免疫清除和下游信号逃逸等。尽管模型在成瘤率一致性、脑转移检测灵敏度等方面存在局限，但这项工作无疑为开发更有效的、针对HER2⁺和HER2低表达乳腺癌脑转移患者的下一代联合治疗方案奠定了坚实的临床前基础。