《Frontiers in Immunology》：Targeting the tripartite axis of immune-metabolic-spatial crosstalk to overcome therapy resistance in breast cancer
编辑推荐：
这篇前沿综述创新性地提出了乳腺癌治疗抵抗的“免疫-代谢-空间”三维框架。文章深刻解析了肿瘤微环境（TME）中，免疫抑制（如M2型TAMs、Tregs）、代谢重编程（如乳酸、缺氧）和空间异质性（如CAFs、胶原排列）三者之间如何形成复杂的双向串扰，共同构建出坚韧的抗治疗生态位。综述不仅梳理了其内在分子机制，还重点探讨了靶向多轴的联合治疗新策略（如免疫检查点阻断联合代谢抑制剂或基质破坏剂），并为临床转化提供了可操作的路线图，为克服乳腺癌治疗失败指明了新方向。
免疫微环境：从细胞互作到分子调控
肿瘤微环境是一个复杂且动态平衡的生态系统，其中髓系和淋巴系免疫细胞通过精密的网络互作共同塑造免疫抑制的生态位。髓系来源的免疫抑制网络，包括髓源性抑制细胞、M2型极化的肿瘤相关巨噬细胞和树突状细胞，它们并非孤立运作，而是通过动态串扰建立自我强化的免疫抑制网络。例如，在三阴性乳腺癌中，MCT-1基因通过IL-6/sIL-6R信号轴促进巨噬细胞向M2表型极化，而靶向此通路可逆转极化并诱导抗肿瘤的M1样巨噬细胞。在治疗创新方面，首个抗HER2的嵌合抗原受体巨噬细胞临床试验证实，工程化的巨噬细胞可有效重塑肿瘤微环境。髓系细胞还能通过招募中性粒细胞建立促转移生态位。常规树突状细胞则通过ANXA1/FPR1轴调节化疗的免疫原性。
在适应性免疫方面，T淋巴细胞和自然杀伤细胞是抗肿瘤免疫的关键执行者。在TNBC中，T细胞功能受到多层面精密调控。表观遗传上，ARID1A通过NPM1-PD-L1轴显著抑制CD8+T细胞功能，其低表达的患者对PD-1抑制剂治疗更敏感。同时，核AURKA可通过MYC非依赖性通路上调PD-L1表达并增强CD8+T细胞增殖与活性。空间分析揭示了CD39+组织驻留记忆CD8+T细胞具有跨位点克隆扩增能力，而PD-1阻断可有效恢复其增殖潜能。肿瘤细胞通过整合素αvβ6-TGFβ-SOX4轴下调免疫基因表达，导致T细胞抵抗。MTDH-SND1复合物则通过降解TAP1/TAP2 mRNA来削弱肿瘤免疫原性，靶向此复合物可显著增强PD-1抑制剂疗效。在工程化疗法中，靶向TNBC特异性抗原ROPN1的T细胞受体工程化T细胞展现了精确的细胞毒性潜力。CD4+T细胞方面，TGF-β信号通过抑制TH2反应促进抵抗。CDK4/6抑制剂可通过MXD4-MYC通路促进CD8+T细胞向记忆表型分化。此外，MHC-II限制的抗原提呈介导了B细胞-CD4+T细胞的协作，产生强大的抗肿瘤免疫。
自然杀伤细胞在乳腺癌免疫监视中扮演独特角色。坐骨神经中的ProkR2感觉神经元可通过D1样多巴胺受体-cAMP-PKA-CREB通路激活NK细胞功能。在HER2+乳腺癌中，HLA-G通过与NK细胞受体KIR2DL4结合驱动曲妥珠单抗抵抗，并协同上调PD-L1/PD-1表达以抑制NK细胞功能。CAR-NK细胞在HER2+模型中表现出持续的细胞毒性。表观遗传上，PRC1组分RNF2调节NK细胞活化。在ER+乳腺癌中，靶向内分泌治疗抵抗期间的circTNK2-STAT3-CXCL10轴可增加CD56+NK细胞浸润。休眠的ER+乳腺癌干细胞通过BACH1/SOX2介导的转录程序逃避NK细胞杀伤，而STING激动剂可克服此抵抗。
代谢重编程：代谢物如何重塑免疫与空间组织
代谢重编程不仅是肿瘤生长的驱动力，也主动塑造了肿瘤微环境的免疫景观和空间结构。在TNBC中，TMEM65作为一种新型癌基因，通过增强线粒体氧化磷酸化和活性氧产生来促进肿瘤进展。MYC和TET3协同上调TMEM65表达，进而通过HIF1α-SERPINB3轴增强肿瘤干性，这解释了TNBC中顺铂耐药的分子机制。值得注意的是，化疗抵抗的TNBC细胞表现出明显的向OXPHOS依赖转变的代谢偏好。癌睾丸基因MAEL则通过促进分子伴侣介导的自噬依赖性降解柠檬酸合酶和延胡索酸水合酶，推动有氧糖酵解和乳腺癌进展。
葡萄糖代谢途径的重编程在乳腺癌亚型中表现出特异性。CDK5通过Thr-91磷酸化激活G6PD，将葡萄糖代谢从糖酵解重定向至磷酸戊糖途径，以帮助肿瘤细胞维持氧化还原平衡。靶向CDK5-G6PD轴不仅能抑制肿瘤生长，还能增强PARP抑制剂的疗效。在TNBC中，一种靶向线粒体HK2-VDAC1相互作用的铱配合物探针，通过抑制糖酵解同时促进Bax-VDAC1结合和产生活性氧的双重机制发挥作用。
缺氧通过多层次代谢重编程影响肿瘤进程。缺氧条件下，HIF1α转录激活的circWSB1竞争性结合去泛素化酶USP10，阻断其对p53的保护作用，导致p53降解从而驱动肿瘤发展。关于放疗抵抗，唾液酸转移酶ST3GAL4通过催化HSP90B1的唾液酸化促进其内质网定位，从而激活PERK-EIF2α-ATF4通路上调抗氧化因子，最终导致TNBC放疗抵抗。靶向此过程的唾液酸类似物可有效克服放疗抵抗。
不同乳腺癌亚型具有独特的代谢脆弱性。在HER2阳性乳腺癌中，PPARG通过促进脂肪酸代谢激活PI3K/Akt/mTOR通路，导致抗HER2药物耐药。抑制脂肪酸合成或直接靶向PPARG可恢复药物敏感性。对于激素受体阳性乳腺癌，模拟禁食饮食通过降低IGF1、胰岛素和瘦素水平，上调EGR1和PTEN表达，并抑制AKT-mTOR通路等多种机制增强治疗疗效。铁死亡和二硫化物死亡的协同诱导是代谢靶向治疗的新方向。研究表明，在葡萄糖剥夺条件下，高表达SLC7A11的乳腺癌细胞对铁死亡产生抵抗，但易受二硫化物死亡影响。
空间异质性：物理屏障与细胞定位在耐药机制中的作用
肿瘤微环境内的物理屏障是导致治疗抵抗的关键因素。研究发现，HER2阳性乳腺癌中存在一类特殊的CD16+成纤维细胞，其通过独特的机械转导通路促进耐药。当曲妥珠单抗与CD16结合时，会触发SYK-VAV2-RhoA-ROCK-MLC2-MRTF-A信号级联，导致细胞收缩力增强和细胞外基质硬化。这种基质重塑不仅降低了化疗药物的递送效率，还从物理上排斥细胞毒性CD8+T细胞接触肿瘤细胞，形成了双重治疗和免疫豁免屏障。靶向该通路中的成纤维细胞特异性效应分子VAV2，可有效逆转促纤维化反应。
乳腺癌的空间异质性在多个尺度上影响治疗反应。对352例患者样本进行的大规模成像质谱流式分析，揭示了肿瘤微环境中细胞组成和组织结构的复杂多样性。通过同时分析35种生物标志物的空间分布，研究人员发现了不同的空间组织模式与临床结局之间的显著相关性。进一步的技术突破使得在单细胞分辨率下进行三维IMC分析成为可能，成功识别了二维成像无法检测到的乳腺癌样本中的微环境特征。这些高维空间分析技术证实，肿瘤细胞和基质细胞的空间排列模式创造了独特的“生态位”，直接影响药物的可及性和疗效。
三维联合治疗：打破耐药循环的终极策略
乳腺癌治疗抵抗的发展涉及免疫、代谢和空间三维网络的复杂交互。针对多维协同效应的联合策略已展现出突破性潜力。
免疫-代谢互作
肿瘤微环境的代谢特征深刻影响免疫检查点抑制剂的疗效。临床试验证实，模拟禁食饮食可安全减少外周免疫抑制细胞，同时增强肿瘤内的Th1反应。在HER2阳性乳腺癌中，PDPN+的癌症相关成纤维细胞通过IDO1/TDO2介导的色氨酸代谢破坏抑制NK细胞的抗体依赖性细胞介导的细胞毒性，双靶点抑制剂可逆转此耐药机制。值得注意的是，B7-H4的糖基化修饰可稳定其蛋白表达以抑制免疫原性细胞死亡。靶向糖基化可增强树突状细胞的吞噬能力及其激活CD8+IFNγ+T细胞反应的能力。乳酸代谢是另一个关键调控节点。金属-酚酸配位纳米复合材料通过抑制乳酸脱氢酶减少乳酸产生，与光动力疗法联合可有效激活抗肿瘤免疫。ENPP1介导的cGAMP水解可抑制STING通路，其抑制剂与ATM抑制剂联用可协同激活先天免疫反应。临床前模型中，CTLA-4阻断可增强瘤内T细胞的代谢适应性。
肠道和瘤内菌群通过代谢物调节免疫反应。亚麻籽木酚素被肠道菌群代谢为肠内酯，后者通过下调CD38增强T细胞功能，同时富集阿克曼菌以改善PD-1抑制剂反应。然而，瘤内定植的鞘氨醇单胞菌通过消耗丙酰肉碱促进CCL20分泌，招募Treg细胞并抑制CD8+T细胞功能。CCL20还能通过CCR6激活粒细胞-单核细胞祖细胞分化，诱导PMN-MDSC扩增。这些MDSC进一步通过CXCL2/NOTCH1/HEY1通路增加ALDH+肿瘤干细胞。CXCR2拮抗剂可阻断此通路以增强化疗敏感性。在干预策略方面，抑制ACSS2可将肿瘤细胞转化为醋酸盐“生产者”，为T细胞提供能量底物，而补充醋酸盐可显著增强T细胞效应功能。
肿瘤微环境中存在类神经递质调节通路。N-乙酰天冬氨酸通过PCAF介导的层粘连蛋白乙酰化破坏免疫突触，抑制NK和CD8+T细胞的细胞毒性。其衍生物NAAG则通过RIMKLB-NMDAR-p38轴促进PMN-MDSC分化，NMDAR拮抗剂可增强PD-1疗效。值得注意的是，IL-15Rα+的肿瘤相关巨噬细胞通过释放IL-15/IL-15Rα复合物下调CX3CL1，抑制CD8+T细胞浸润，这一过程受HIF-1α的非转录功能调控。IL-15Rα阻断肽可恢复T细胞浸润并增强PD-1疗效。在氨基酸代谢方面，DHDH介导的D-木糖耗竭抑制了免疫反应的诱导，补充木糖可显著改善CD8+T细胞功能。
免疫-空间互作
乳腺癌治疗抵抗的核心在于肿瘤微环境的空间异质性，其通过物理屏障和免疫抑制生态位双重机制限制治疗反应。研究表明，HER2阳性乳腺癌中成纤维细胞形成的结构屏障是抗HER2治疗抵抗的关键因素。含吡咯替尼的新辅助治疗方案可有效破坏这些屏障，其机制涉及恢复CD8+T细胞和M1型巨噬细胞向肿瘤核心的浸润。空间分析技术的发展为此研究提供了必要工具。成像质谱流式显示，DDR1介导的平行胶原纤维排列形成了物理性免疫排斥屏障，靶向DDR1胞外域的中和抗体可破坏此有序结构并显著增强免疫治疗疗效。值得注意的是，这种空间调控表现出明显的亚型特异性：在ER+乳腺癌中，静止基质细胞的近端富集提示良好预后，而包含混合成纤维细胞表型的肿瘤邻域则与不良结局相关。同时，特定的空间模式，包括血管周围FOLR2+巨噬细胞通过CXCL9-CXCR3轴介导的CD8+T细胞定位，以及三级淋巴结构中LGALS2+树突状细胞的特征性分布，已被证实是预测免疫治疗反应的关键空间生物标志物。
癌症相关成纤维细胞的时空动态演化是免疫逃逸的重要基础。单细胞研究揭示，CAF-S1包含八个功能亚群，其中ECM-myCAF和TGFβ-myCAF通过形成CAF-Treg正反馈环路驱动免疫治疗抵抗。更具挑战性的是，衰老的CAF通过分泌特化的细胞外基质成分限制NK细胞的细胞毒性。机制研究表明，CAF通过特定的膜配体-受体结合诱导NK细胞活化受体下调和功能抑制，临床病理分析证实，扩大的CAF/NK细胞接触面积与患者不良预后直接相关。为解决这些挑战，研究人员开发了各种创新策略。新药CS-GFLG-DAS通过组织蛋白酶B响应的药物释放选择性诱导CAF静止，同时维持基质完整性，显著增强了PD-1抗体疗效。超声声孔效应联合基质正常化治疗可精确调节肿瘤机械性能，将组织硬度恢复至生理水平，同时改善灌注效率和CD8+T细胞浸润。
基于空间组学的精准治疗策略正在改变临床范式。对于TNBC，基线时具有三级淋巴结构和MHC高表达特征的患者对单纯免疫治疗反应良好，而缺乏这些特征的患者则需要联合放疗以诱导细胞毒性T细胞和抗原提呈髓系细胞之间的空间协同。成像质谱流式进一步阐明，增殖性CD8+TCF1+T细胞与MHCII+肿瘤细胞的空间比例是免疫检查点抑制剂疗效的关键预测指标，而CD15+肿瘤细胞的局灶性富集则提示耐药风险。在分子层面，ZNF689缺陷通过重新激活LINE-1逆转录转座，增加了瘤内空间异质性和抗原提呈缺陷，这种独特状态可通过联合LINE-1抑制对免疫治疗增敏。递送系统的创新从物理上克服了空间限制，中性粒细胞药物载体通过损伤驱动机制实现深部肿瘤穿透，近红外触发的GSDME介导的细胞焦亡显著增强了抗肿瘤免疫力。
转移特异性生态位：三维调控的远端战场
乳腺癌转移是一个由免疫-代谢-空间三维调控塑造的系统性病理过程。研究表明，转移表现出显著的选择性和器官特异性，只有极少部分肿瘤细胞能够成功转移，这些细胞在淋巴扩散过程中表现出 distinct 的分子特征。这种选择性不仅取决于肿瘤细胞的内在特性，还关键取决于靶器官微环境的“土壤”特征。例如，内皮细胞通过SLIT2-ROBO1轴主动引导肿瘤细胞血管侵袭，而肿瘤细胞来源的双链RNA可通过TLR3激活这种内皮引导功能，形成双向调节的转移生态位。
转移微环境具有独特的免疫代谢特征。在ER+乳腺癌中，PDGF-C信号在衰老或纤维化的肺组织中激活休眠的播散性肿瘤细胞。P38MAPKα抑制剂通过重塑转移灶的免疫微环境限制肿瘤生长，这一过程依赖于CD4+T细胞、IFNγ和巨噬细胞的协调作用。与OX40激动剂联用可显著增强抗转移效果。TNBC的转移机制尤为复杂。研究表明，NAC1通过维持癌症干细胞特性和调节MDSC功能促进转移，同时参与CD44-JAK1-STAT3等致癌信号通路以及TGFβ、IL-6等免疫抑制信号的调控。ICAM-1则通过激活EGFR-JAK1/STAT3通路特异性驱动上皮间质转化和转移。
在适应性免疫方面，转移灶中的B细胞和T细胞受体库与肿瘤基因组具有协同进化特征，监视转移的B细胞克隆表现出特定的扩增模式。
肺转移
乳腺癌肺转移的形成涉及免疫微环境重塑、代谢适应和空间重组的协同交互。在免疫调节方面，转移前肺微环境已发生特征性改变：炎症性中性粒细胞和单核细胞的早期浸润，随后TREM2+调节性巨噬细胞在转移边缘积聚形成免疫屏障。肺转移过程受多种信号通路调控，包括肿瘤来源的GM-CSF通过STAT5-AHR-PD-L1轴促进Treg分化，以及CTSC-PR3-IL-1β通路诱导的中性粒细胞胞外陷阱形成。值得注意的是，肥胖微环境通过活性氧增强NETs产生，而化疗诱导的NETs则通过整合素-αvβ1/MMP9激活TGF-β以促进上皮间质转化。肺驻留基质细胞通过PTGS2-PGE2通路赋予中性粒细胞组织特异性抑制功能。
代谢重编程是肺转移的关键适应策略。高浓度的间质天冬氨酸通过NMDAR-CREB-DOHH轴驱动胶原合成。TDO2+成纤维细胞分泌犬尿氨酸帮助肿瘤细胞抵抗铁死亡，同时通过CCL8/11-KYN轴诱导T细胞功能障碍。在化疗压力下，循环肿瘤细胞簇通过ST6GAL1介导的去唾液酸化获得耐药性。在空间组织方面，瘤内细菌增强CTC的机械应力抵抗，多克隆CTC簇通过下调NK细胞配体实现免疫逃逸。
脑转移
乳腺癌脑转移的形成涉及独特的代谢适应和微环境交互。研究表明，HER2+乳腺癌脑转移细胞表现出显著的代谢可塑性，侵袭性转移灶通过分泌乳酸逃避免疫监视，而潜伏性病灶则依靠氧化性谷氨酰胺代谢和阴离子氨基酸转运体维持氧化还原稳态。值得注意的是，大脑独特的低脂环境迫使转移细胞增强脂肪酸合成，从而产生对脂肪酸合酶的合成致死依赖。这种代谢重编程可能受脑源性小细胞外囊泡调控。来自荷瘤个体的脑和肺来源的小细胞外囊泡粒子显示出独特的蛋白质组成，可诱导肿瘤细胞DHFR表达并增强转移潜能。
在微环境适应方面，播散性肿瘤细胞与神经血管单元建立位点特异性互作，星形胶质细胞通过分泌层粘连蛋白-211阻断YAP核转位，将血管-血管周围锚定的DTC维持在休眠状态。这种平衡可被肿瘤相关巨噬细胞和小胶质细胞的激活打破。虽然CSF1R抑制可暂时控制转移生长，但已建立的脑转移会通过CSF2Rb-STAT5信号触发代偿性促炎性TAM激活。循环肿瘤细胞研究阐明了脑转移的起始机制。信号素4D促进血脑屏障穿透，而MYC表达被证明对大脑微环境适应至关重要。
骨和肝转移
骨和肝是乳腺癌两个主要的远处转移部位，各自具有独特的微环境特征，对播散
