潘跃银/杨振业团队：揭示乳腺癌治疗新策略

7月30日，中国科学技术大学潘跃银/杨振业研究团队在期刊《Cell Death Discovery》上发表了题为“Myeloid PTEN loss affects the therapeutic response by promoting stress granule assembly and impairing phagocytosis by macrophages in breast cancer”的研究论文，本研究中，研究人员揭示了髓系PTEN可能影响BRCA抗肿瘤免疫的新机制。研究人员通过egr1促进的TIAL1转录上调，检测了PTEN缺陷骨髓源性巨噬细胞(BMDMs)在氧化应激下加速应激颗粒(SG)的组装。PI3K/AKT/mTOR (PAM)通路的激活也促进了SG的形成。BMDMs中SG组装过程中的ATP消耗损害了4T1细胞的吞噬能力，可能导致抗肿瘤免疫的破坏。在BRCA新辅助队列中，研究人员观察到髓系PTENlow患者G3BP1在CD68+细胞中聚集为SGs的反应较差，这一发现与研究人员在研究中观察到的PTEN缺陷巨噬细胞倾向于更容易聚集吞噬功能受损的SGs一致。本研究结果揭示了SGs对BMDMs的非常规影响，并可能为BRCA患者的耐药和治疗策略提供新的视角。

背景知识

作为世界上常见的肿瘤类型，乳腺癌(BRCA)以其异质性，特别是其肿瘤微环境(TME)的复杂性而闻名。尽管肿瘤学近期取得了进展，但许多患者对抗肿瘤治疗的反应仍然很差，并且存在耐药性。综合应激反应(integrated stress response, ISR)是细胞在缺氧、ROS、DNA损伤和炎症等综合应激条件下适应TME的一种进化保守机制，其中氧化应激被认为是肿瘤细胞、免疫细胞甚至外源性治疗药物产生的主要应激。巨噬细胞作为TME的关键成员，尤其是当其功能失调时，在建立有利于BRCA发生和转移的环境中起着至关重要的作用，而这种环境与肿瘤对营养/缺氧或治疗药物的反应密切相关。PTEN是肿瘤和免疫细胞中具有重要调控功能的典型基因。研究表明，骨髓相关的PTEN缺失抑制乳腺癌患者的抗肿瘤免疫，揭示了PTEN在巨噬细胞和TME中的新功能。

与肿瘤细胞一样，巨噬细胞在面临压力时聚集应激颗粒(SGs)作为保护。SGs作为一种非膜细胞器和液-液相分离(LLPS)产物，保护肿瘤细胞免于死亡，有助于抗肿瘤;然而，SGs在免疫细胞中的作用和调控机制尚不清楚，需要进一步的研究。

髓系PTEN与巨噬细胞中的SGs和BRCA患者的抗肿瘤免疫反应有关

研究人员利用TCGA-BRCA数据库中的患者数据，从GO知识库中获得与氧化应激反应的正向或负向调控相关的基因集进行富集分析，并根据ES截断值将患者分为高ES组和低ES组。结果显示，与氧化应激反应呈正相关的基因与BRCA患者的预后呈负相关，表明正调控高亚组样本的预后更差。response_to_oxidative_stress负调控基因集在OS中无显著差异。为了探索假设，研究人员试图确定BRCA患者巨噬细胞SGs的临床证据，并探索SGs与BRCA患者临床结局的相关性。通过在BRCA队列的病理切片中对G3BP1进行免疫荧光染色，研究人员发现在一些髓样PTENlow样本中，G3BP1在cd68阳性细胞中呈粗糙斑点甚至液滴聚集分布，表明SGs的形成。在髓系PTENhigh样本中，G3BP1染色显示细胞质中有细砂样分布，没有液滴聚集。这些结果表明，SG可能更容易在PTEN缺陷的巨噬细胞中形成，并可能参与相应髓系PTEN状态的BRCA患者的耐药机制。

髓系PTEN与巨噬细胞SGs和BRCA患者的抗肿瘤免疫反应相关

在PTEN缺陷的BMDMs中，SG的组装加速

根据髓系PTENlow BRCA样本中巨噬细胞SGs的证据，研究人员推测PTEN缺陷的巨噬细胞可能更容易形成SGs。为了证实这一推测，研究人员通过亚砷酸盐(Ars)在Lys2-Cre-Ptenf/f (PtenmKO)和Ptenf/f小鼠的BMDMs中诱导SGs，并评估SGs在PtenmKO BMDMs中的积累。考虑到传统的SG组装是由真核翻译起始因子2亚基α (EIF2S1, eIF2α)的磷酸化触发的，研究人员评估了两组巨噬细胞中PTEN的磷脂酯酶活性。然而，在Ptenf/f和PtenmKO BMDMs中，eIF2α和P-eIF2α的蛋白水平没有显著差异，表明eIF2α的磷酸化与BMDMs中PTEN的状态无关。

由于SGs是细胞质中LLPS的产物，它们的形成也由有核成分蛋白浓度的升高驱动。接下来，研究人员检测了几个关键的RNA结合蛋白，如G3BP, TIA1/TIAL1和DDX3X，在SGs中，发现TIA1/TIAL1，尤其是TIAL1，是高表达的。与此一致的是，在接受新辅助化疗的BRCA患者队列中，BRCA组织的IHC染色也显示，TIAL1在髓系PTENlow样本中的表达高于髓系PTENnormal或髓系PTENhigh样本。与髓系PTEN一样，髓系TIAL1的表达与BRCA患者的疗效相关。

SG的形成通过显著的ATP消耗损害了BMDMs的吞噬作用

对于那些对治疗耐药性更强但并非来自髓系PTEN高表达患者的患者，研究人员推测尽管SGs可以提供生存保护，但它们可能对BMDMs的抗肿瘤功能有害。首先，研究人员评估了BMDMs培养基中的几种常规炎症细胞因子（TNF-α、IL-6和MCP-1），在SG诱导后未观察到显著差异，这一结果与先前的研究结果一致。此外，关于抗原呈递，BMDMs上的MHC-II分子表达未出现显著变化。然而，在与4T1细胞共培养后，研究人员发现在BMDMs中诱导SGs后，其吞噬效率明显降低，这一效应可通过已证明能抑制SG组装的化合物阿霉素得到缓解。

研究小结

总之，本研究结果表明，当面对氧化应激时，作为一种自我保护方式，巨噬细胞中SG的组装会消耗大量的ATP，从而影响细胞骨架重塑以进行吞噬作用。此外，巨噬细胞中PTEN的缺失通过上调TIAL1表达和激活PAM通路促进SG形成，从而终损害BRCA微环境中的抗肿瘤免疫。本研究发现可能有助于开发新的策略，并为改善BRCA患者的治疗效果和预后提供了理论依据，尤其是那些缺乏足够的髓系PTEN功能的患者。