肿瘤微环境调控乳腺癌HER2靶向药物耐药机制及逆转策略

高晓敏 郭旭 王玲 杨蕊 姜孙旻 袁文博 姚荧

作者单位：214122 无锡1江南大学无锡医学院；211166 南京2南京医科大学；214002 无锡 无锡市妇幼保健院3优生优育遗传医学研究所，4药学部

2020年全球癌症数据显示，乳腺癌新发病例数高达226 万例，已超过肺癌成为全球第一大癌症［1］。HER2 是表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）家族的一员，15%～20%的乳腺癌患者存在HER2 基因扩增，通常HER2 阳性乳腺癌恶性程度较高，预后较差，易复发转移［2］。目前，临床已批准的HER2 靶向药物包括以曲妥珠单抗为代表的单克隆抗体类、以拉帕替尼为代表的酪氨酸激酶抑制剂以及以T-DM1 为代表的抗体药物偶联物（anitbody-drug conjugate，ADC）［3］。然而，靶向药物产生的耐药性也成为临床治疗过程中的难点，因此深入探索靶向药物的耐药机制对乳腺癌治疗有重要临床意义。

肿瘤微环境是一个复杂的综合系统，由肿瘤细胞周围的多种非恶性细胞（成纤维细胞、免疫细胞等）和细胞外成分（生长因子、细胞因子等）组成，并由血管网络滋养［4］。肿瘤微环境为肿瘤细胞提供生长和增殖信号，参与血管生成，提供营养物质，促进肿瘤细胞免疫逃逸，并在肿瘤细胞增殖、迁移、侵袭等过程中发挥重要作用［5］。近年来，越来越多的研究探索肿瘤微环境与乳腺癌HER2 靶向药物耐药之间的关系。本文就肿瘤微环境调控乳腺癌HER2 靶向药物耐药的机制及其逆转耐药的策略作一综述。

1 肿瘤微环境参与HER2靶向药物耐药的机制

肿瘤微环境中的肿瘤相关成纤维细胞（cancerassociated fibroblasts，CAFs）、肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophages，TAMs）、肿瘤浸润淋巴细胞（tumor-infiltrating lymphocytes，TILs）、癌症相关脂肪细胞（cancer-associated adipocytes，CAAs）以及细胞外囊泡（extracellular vesicles，EVs）等细胞及其分泌因子在癌症的发病机制中起着关键作用。随着肿瘤微环境与药物耐药关系的深入研究，其在HER2 靶向耐药领域的关注度越来越高，探究肿瘤微环境与HER2靶向药物耐药之间的机制对提高乳腺癌患者的预后有积极作用。

1.1 CAFs的调控机制

CAFs 在肿瘤微环境的基质细胞中占有较高的比例，是肿瘤间质中处于持续活化状态的成纤维细胞，可通过α-SMA 和其他标志物的表达识别［6］。已有多项研究证明CAFs 参与HER2 靶向治疗的耐药性，其通过自分泌和旁分泌信号破坏正常组织稳态并改变基质，降低HER2 阳性乳腺癌细胞亚群中药物的敏感性［7-8］。MAO 等［9］研究发现CAFs 通过分泌IL-6、CCL2 等细胞因子增加癌症干细胞的数量，进而激活多种途径（如NF-kB、JAK/STAT3和PI3K/AKT）诱导曲妥珠单抗耐药。另外，CAFs 表面的成纤维生长因子受体（fibroblast growth factor receptor，FGFR）也参与乳腺癌的耐药。例如，有研究发现CAFs 分泌的可溶性因子FGF5，可诱导周围乳腺癌细胞中FGFR2 激活，FGFR2 通过c-Src 激活HER2 信号，导致HER2 靶向治疗耐药［10］。ZOU 等［11］研究发现HER2 阳性乳腺癌曲妥珠单抗耐药细胞中，FGFR4 表达上调，FGFR4 的胞外结构域与成纤维细胞生长因子相互作用，通过磷酸化GSK-3β 以激活β-catenin/TCF-4 信号传导，驱动HER2阳性乳腺癌耐药。

1.2 免疫细胞的调控机制

1.2.1 TAMs TAMs 是肿瘤微环境中的主要免疫成分，TAMs主要来源于肿瘤部位循环单核细胞，通过代谢重编程促进肿瘤血管生成和癌症治疗耐药［12］。巨噬细胞分为M1 型和M2 型，其中M1 型可诱导Th1 反应，具有抗肿瘤活性，而M2 型激活Th2 反应，促进肿瘤生长和侵袭［13］。TAMs 通常具有M2 表型，M2 型巨噬细胞与乳腺癌治疗耐药性有关［14］。TAMs 和乳腺癌细胞通过分泌炎性细胞因子和趋化因子，如TNF-α、IL-6、CCL18 等，使多种信号通路串扰，进而促进耐药［15］。例如，TAMs 分泌CCL2 可激活乳腺癌细胞PI3K/AKT/mTOR 信号通路，增强HER2 阳性乳腺癌细胞对曲妥珠单抗耐药和TAMs 募集，而耐药的乳腺癌细胞可分泌TNF-α 进而激活TAMs 中的mTORC1-FOXK1 信号通路，促进TAMs 极化至M2 表型，分泌更多的CCL2，形成正反馈回路［16］。另外，TAMs 通过分泌IL-8 激活乳腺癌细胞中Src/STAT3/ERK1/2 信号通路介导的EGFR 信号，并参与HER2 阳性乳腺癌对拉帕替尼的耐药过程［17］。还有研究报道，TAMs 分泌的TNF-α 和IL-6 可激活乳腺癌细胞中NF-κB/STAT3/ERK 信号通路和Erα 过度磷酸化，导致Cyclin D1、c-Myc和IL-6过度表达，促进HER2靶向药物耐药［18］。抗体依赖性细胞介导的吞噬作用（antibodydependent cellular phagocytosis，ADCP）是曲妥珠单抗的作用模式之一。然而，曲妥珠单抗介导的ADCP会在HER2 阳性乳腺癌细胞中触发巨噬细胞免疫抑制，从而限制巨噬细胞的吞噬作用，并且在TAMs 中发现了显著上调的B7-H4，导致乳腺癌细胞免疫逃逸［19］。综上所述，TAMs 作为乳腺癌肿瘤微环境不可缺少的组成部分，对乳腺癌治疗耐药的发生具有重要影响。

1.2.2 TILs 多数情况下，乳腺癌微环境被TILs 浸润，主要包括T 细胞、NK 细胞、B 细胞。研究发现，NK细胞可以通过激活Fcγ 受体FcγRIIIA 识别抗体包被的肿瘤细胞，并通过抗体依赖性细胞毒性（antibody dependent cellular cytotoxicity，ADCC）和释放免疫细胞募集趋化因子及促炎细胞因子致使肿瘤细胞死亡［20］。据报道，在曲妥珠单抗-多西他赛和T-DM1 治疗后，肿瘤浸润性NK 细胞数量增加，进一步支持了NK 细胞介导的ADCC 在抗HER2 治疗单克隆抗体疗效中发挥作用［21］。体内和体外实验证明，NK 细胞指挥抗肿瘤适应性免疫，参与HER2 特异性抗体的抗肿瘤活性，间接影响曲妥珠单抗和帕妥珠单抗的抗HER2 疗效［22］。MUNTASELL 等［23］研究揭示了循环CD57+NK 细胞可以识别乳腺癌患者对抗HER2 治疗的耐药性，并引入NK 细胞老化作为提高HER2 靶向治疗单克隆抗体疗效的方向。另外，Neo ALTTO 试验表明T 细胞驱动的免疫反应与HER2 治疗相关，在接受拉帕替尼治疗的HER2 阳性乳腺癌患者中出现病理完全缓解（pathologic complete response，pCR），提示免疫细胞可调节HER2 靶向治疗的活性［24］。以上证据表明，TILs 可影响乳腺癌HER2 靶向治疗疗效并间接调控其耐药。

1.3 CAAs的调控机制

CAAs 是乳腺癌细胞周围存在的一种特殊脂肪细胞。大量研究证实CAAs 与乳腺癌细胞的相互作用，可通过分泌多种脂肪因子（包括IL-1β、IL-6、TNF-α、VEGF、瘦素、CCL2/5 及ATX 等）促进乳腺癌的进展和转移［25］。ZAZO 等［26］通过对体外基因敲除或体内抑制CCL5 与马拉韦罗相互作用的功能进行研究，发现CCL5 在曲妥珠单抗耐药的BT474 细胞中高表达，证实了CCL5 过表达与获得性曲妥珠单抗耐药有关。该研究也表明了CCL5 过表达与肿瘤细胞中ERK 磷酸化相关，而且在早期HER2 阳性乳腺癌患者中，CCL5 过表达的患者具有较差的无浸润性疾病生存期和总生存期。MERCOGLIANO等［27］研究发现TNF-α 可诱导黏蛋白4（Mucin 4，MUC4）表达上调，阻碍曲妥珠单抗识别与结合HER2 的关键表位，在HER2 阳性乳腺癌中引发曲妥珠单抗耐药。另有研究表明，脂肪组织分泌的IL-6通过自分泌和激活JAK2 后可进一步使STAT3 激活，从而诱导HER2 阳性乳腺癌细胞对曲妥珠单抗耐药［28］。此外，KORKAYA 等［29］发现HER2 过表达乳腺癌细胞通过激活IL-6 诱导肿瘤干细胞产生，进而引发曲妥珠单抗耐药。综上所述，脂肪细胞在HER2 阳性乳腺癌耐药中发挥重要作用，其调控机制值得深入探索。

1.4 EVs的调控机制

EVs 是由不同细胞类型分泌的异质细胞源性膜囊泡，包括细胞外泌体和微囊泡。肿瘤分泌的细胞外囊泡已被证明可以调节肿瘤微环境。EVs 携带多种表面标志物和信号分子、致癌蛋白和核酸，可以水平转移到基质靶细胞，促进肿瘤生长、侵袭、转移，并可直接或间接调控耐药［30］。在HER2 阳性乳腺癌中，EVs携带的HER2可保护乳腺癌细胞免受曲妥珠单抗的攻击，进而导致耐药［31］。有研究报道，对ADC 类药物耐药的乳腺癌细胞比亲本细胞分泌更多表达ADC药物相关靶抗原的EVs，表明EVs可以将ADC捕获在其表面，降低药物疗效，从而驱动耐药［32］。MARTINEZ等［33］报道，在对HER2 靶向药物耐药的乳腺癌细胞释放的EVs 中，免疫抑制细胞因子TGF-β1 的含量显著增加，且患者血浆中EVs 相关的TGF-β1 水平与拉帕替尼和曲妥珠单抗耐药相关。此外，研究发现EVs 中的外泌体（miRNA、lncRNA、circRNA）与乳腺癌进展密切相关，并参与HER2 靶向药物耐药。例如，QIAN 等［34］研究发现，与亲本细胞相比，曲妥珠单抗耐药细胞中的外泌体lncRNA AGAP2-AS1 表达上调，其通过上调ATG10表达及诱导自噬而增强曲妥珠单抗的耐药性。WU 等［35］通过体内外研究发现circ-MMP11 在对拉帕替尼耐药的HER2 乳腺癌组织中高表达，外泌体circ-MMP11 可通过靶向调控miR-153-3p 上调ANLN 表达，从而促进乳腺癌细胞对拉帕替尼耐药。ZHANG 等［36］发现在HER2 阳性乳腺癌中，曲妥珠单抗耐药的乳腺癌细胞分泌的外泌体中circ-HIPK3 高表达，circ-HIPK3 与miR-582-3p 竞争性结合，上调RNF11 表达，增强肿瘤细胞的增殖、侵袭能力，抑制肿瘤细胞凋亡，诱导HER2 阳性乳腺癌细胞耐药。

2 靶向肿瘤微环境逆转HER2靶向药物耐药的策略

2.1 靶向肿瘤微环境中的miRNAs

miRNAs 通过与特定mRNA 靶标的3'非翻译区（3'-untranslated region，3'-UTRs）结合抑制靶mRNA翻译［37］。研究表明肿瘤微环境中的miRNA 通过靶向不同蛋白或信号通路，逆转HER2 靶向药物耐药［38］。HAN 等［39］研究发现miR-567 可通过阻断自噬蛋白ATG5 的表达，从而逆转乳腺癌的曲妥珠单抗耐药。miR-200c在曲妥珠单抗耐药乳腺癌细胞中下调，其通过靶向TGF-β 的转录激活因子ZNF217和TGF-β 信号调节因子ZEB1，恢复曲妥珠单抗敏感性并抑制乳腺癌细胞侵袭［40］。此外，miR-205 通过下调HER3 增强HER2 阳性乳腺癌对曲妥珠单抗的敏感性［41］。还有研究报道，在HER2 阳性乳腺癌拉帕替尼耐药细胞中存在miR-221上调，主要由Src家族酪氨酸激酶和NFκB 活化介导，因此应用Src 抑制剂达沙替尼可逆转miR-221上调和p27kip1下调，进而克服拉帕替尼耐药性［42］。ZHANG 等［43］发现二氢杨梅素可诱导SKBR3耐药细胞中的miR-98-5p 表达增加，miR-98-5p 与IGF2 mRNA 结合后，降低IGF2表达，进一步抑制IGF-1R/HER2 形成，从而逆转HER2 阳性乳腺癌细胞对曲妥珠单抗的耐药性。由此可见，miRNA可能是有前景的治疗靶点。

2.2 靶向调控TAMs

如前所述，TAMs 中M2 表型与HER2 靶向药物耐药相关，因此抑制TAMs 的募集、减少TAMs 的数量、调节TAMs 的极化、增强TAMs 的吞噬能力可能是逆转乳腺癌靶向治疗耐药的有效策略。XU 等［44］研究证明，肿瘤内注射IL-21 通过将TAMs 从M2 表型转化为M1 表型，从而克服抗HER2 靶向耐药。胚胎外胚层发育蛋白（EED）-IFNγ 是一种含有工程效应域EED 的scFv 蛋白，有研究报道EED-IFNγ 治疗增加了乳腺癌中M1 型TAMs 的比例，且对抗HER2 治疗耐药的肿瘤有效［45］。另外，曲妥珠单抗治疗可增加TAMs中B7-H4 的表达，抑制NK 细胞和肿瘤特异性T 细胞的抗肿瘤功能，因此抑制B7-H4 可使TAMs 的吞噬功能增强，进而逆转HER2阳性乳腺癌细胞耐药［19］。

2.3 HER2靶向药物联合FGFR抑制剂

FGFR是一类受体酪氨酸激酶，在胚胎形成、血管生成、损伤修复等许多生理过程中发挥重要作用。WEI等［46］研究报道FGFR2可激活金属蛋白酶ADAM10，促进HER2 受体缩短形态p95 HER2 在细胞内的积累，从而增强HER2 信号通路，降低乳腺癌患者对曲妥珠单抗的敏感性，提示FGFR 信号扩增可能协同HER2信号扩增，而抑制耐药细胞中的FGFR 信号可能逆转HER2 阳性乳腺癌耐药。另有研究报道，在对曲妥珠单抗和拉帕替尼双重耐药的HER2 阳性乳腺癌中，联合应用FGFR 抑制剂多韦替尼（dovitinib）可逆转乳腺癌细胞SKBR3 对HER2 靶向治疗的耐药性，其机制可能是多韦替尼可减弱FGFR 信号扩增，抑制PI3K/AKT 及ERK 磷酸化，进而逆转乳腺癌细胞耐药［47］。因此，FGFR 抑制剂与HER2 靶向药物的联合治疗可能是逆转HER2 阳性乳腺癌患者耐药的有效策略，有望用于临床。

2.4 其他逆转耐药策略

mTOR 被认为是恢复乳腺癌HER2 治疗药物敏感性有希望的靶点。ZERVANTONAKIS 等［48］研究发现通过mTOR 抑制剂或抗凋亡蛋白BCL-XL 和MCL-1 联合治疗，能够使CAFs 共培养的人乳腺癌细胞BT474 对HER2 治疗的敏感性得以恢复。另外，纳米药物递送系统是近年来药物制剂技术中较热门的一类新兴技术，能有效提高药物的溶解度、稳定性、肿瘤靶向性，同时降低其毒副作用［49］。有研究人员开发了靶向肿瘤微环境的pH 响应型纳米颗粒，用于全身mRNA 递送，以逆转乳腺癌的曲妥珠单抗耐药［50］。该纳米平台由甲氧基-聚（乙二醇）-b-聚（乳酸-共乙醇酸）共聚物与对肿瘤微环境pH 敏感的连接剂（Meo-PEG-Dlinkm-PLGA）和两亲性阳离子脂质组成，可通过静电相互作用形成PTEN mRNA 复合物，当长循环mRNA 负载的纳米颗粒静脉给药后在肿瘤中积累时，由于肿瘤微环境pH 变化触发PEG 从纳米颗粒表面脱落，被肿瘤细胞内化并通过释放细胞内的mRNA 上调PTEN 的表达，进而阻断曲妥珠单抗耐药乳腺癌细胞中持续激活的PI3K/AKT 信号通路，从而逆转曲妥珠单抗耐药，有效抑制乳腺癌的发展。

3 小结

目前，HER2 靶向治疗的发展正在使HER2 阳性乳腺癌患者不断受益，但是其耐药性仍是临床治疗中的重大难题，增强治疗敏感性或克服耐药性亟需攻克。现有研究显示，肿瘤微环境中的CAFs、TAMs、TILs、CAAs 和EVs 等均在HER2 阳性乳腺癌靶向药物耐药的过程中起重要作用，这些细胞分泌的相关因子可能是逆转耐药的潜在治疗靶点。然而，肿瘤微环境是一个综合系统，除了以上因素外还涉及多种信号通路网，受损的肿瘤细胞可通过周围环境进行修复和代偿，改变原来的生物学特性，因此HER2 单靶向治疗的疗效并不持久，未来仍需从整体角度探索乳腺癌与肿瘤微环境之间的关系，寻找肿瘤整体微环境的靶点，进一步缓解乳腺癌耐药问题，使患者更大获益。