三阴性乳腺癌肿瘤微环境PD-L1表达及胸腺肽α1(日达仙)对其调节机制的研究

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目的:三阴性乳腺癌(triple-negative breast cancer,TNBC)侵袭性强,占所有乳腺癌的10%-20%,是乳腺癌中治疗效果最差的一类。由于缺乏相应的靶点,到目前为止,治疗方法仍然以手术、放疗和化疗为主,因此迫切需要新的治疗方法。免疫治疗是一种以活化特异性T细胞,靶向攻击清除肿瘤细胞,激活体内抗肿瘤免疫系统应答,从而治疗肿瘤的新兴治疗方法。其中树突状细胞(dendritic cells,DC)作为体内专职抗原提呈细胞(antigen presenting cell,APC),是机体抗肿瘤免疫的重要免疫活性细胞。它们侦测外周组织,识别、摄取和处理病原体,并在主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)分子存在的情况下,将抗原肽呈递给淋巴组织中的初始T淋巴细胞,引起T淋巴细胞活化、成熟,响应免疫应答。DC不但可以启动免疫反应,而且参与免疫反应。生理状态下,免疫反应在共刺激信号激活的同时,抑制性信号如程序性死亡受体-1(programmed death receptors-1,PD-1)/程序性死亡受体-配体1(programmed death receptors-ligand 1,PD-L1)也会发挥相应的调控作用,这对维持自身免疫耐受,防止自身免疫性疾病的发生具有重要作用。PD-L1是一种免疫抑制分子,可引起抗原特异性T淋巴细胞凋亡并促进肿瘤生长,是肿瘤细胞免疫逃逸的机制之一。因此当今针对PD-1/PD-L1负性调节通路的免疫治疗在临床广泛应用,但在乳腺癌中的治疗效果不尽相同,主要适用于三阴性乳腺癌患者,可能与三阴性乳腺癌患者肿瘤细胞PD-L1表达量增加有关。鉴于PD-1/PD-L1作为免疫治疗重要的免疫检查点之一,有大量关于三阴性乳腺癌患者PD-L1表达与预后关系的研究,但结果不一,部分研究证明PD-L1高表达的患者预后好,也有相反的结论,值得我们进一步探讨和研究。并且关于DC与PD-L1表达的相关性研究较少,尤其是肿瘤微环境(tumor microenvironment TME)中的肿瘤浸润树突状细胞(tumor infiltraing dendritic cells,TIDCs)与PD-L1的关系的研究更少。TIDCs同样是一类抗原提呈细胞,能激活初始型T淋巴细胞,启动免疫应答。当前大多数研究着重于TME中的肿瘤浸润淋巴细胞(tumor-infiltrating lymphocytes,TILs),但是研究TME中的TIDCs更有助于了解机体的抗肿瘤免疫功能和肿瘤的免疫逃逸机制,为探索DC介导的肿瘤免疫疗法提供新的思路。TIDCs的浸润密度能否作为肿瘤预后的独立影响因素,一直是研究的热点。有诸多研究报道认为CD1a+TIDCs数量与乳腺癌预后呈正相关。也有报道认为乳腺癌预后与CD83+TIDCs数量相关,而与CD1a+TIDCs无关,结论不一,需要大样本研究进一步证实。基于上述研究进展,三阴性乳腺癌PD-L1、TIDCs分别对预后的影响以及两者之间的相互关系仍未明确,阐明这些问题,将提高我们对三阴性乳腺癌TIDCs独特生物学特征及与PD-L1之间关系的理解。有诸多临床试验表明,无论抗PD-1还是抗PD-L1抗体,均在PD-L1阳性的三阴性乳腺癌治疗中取得较好的疗效,提示抗PD-1/PD-L1免疫检查点抑制剂在三阴性乳腺癌中的疗效与PD-L1表达密切相关。但是,恶性肿瘤患者一般处于免疫抑制状态,临床上经常使用免疫增强的方法,以期达到更好的治疗效果,最常应用的免疫增强剂之一是胸腺肽α1(日达仙)。现有文献尚未有免疫增强后是否影响PD-L1分子表达,从而影响免疫治疗效果的报道。任何事物都有其两面性,日达仙对三阴性乳腺癌PD-L1表达是否有影响,我们猜想,其可能会对肿瘤细胞表面PD-L1的表达产生影响,非常值得我们探讨和研究,进而为临床应用日达仙,尤其在针对PD-1/PD-L1的免疫检查点抑制剂用药前应用,提供理论依据。研究方法:1、回顾性研究159例三阴性乳腺癌患者组织标本,构建组织芯片阵列,采用组织石蜡切片免疫荧光染色分别检测原发肿瘤组织PD-L1、CD1a、CD83的表达。2、根据四分位间距,将PD-L1、CD1a和CD83的表达分为低表达、中表达和高表达,分别研究乳腺癌原发肿瘤组织PD-L1的表达与病理特征及TIDCs的关系、乳腺癌原发肿瘤组织中TIDCs表达的相关性。3、分析PD-L1、CD1a和CD83表达水平与三阴性乳腺癌患者的总生存关系。4、多元逐步逻辑回归分析三阴性乳腺癌患者总生存的决定因素。5、在MDA-MB-231细胞系中加入胸腺肽α1处理(0μmol/L,40μmol/L,70μmol/L,100μmol/L,130μmol/L和160μmol/L,分别处理时间12h,24h,48h,96h),每个处理浓度3个复孔,提取蛋白和RNA分别做Western Blot和q RT-PCR检测PD-L1表达。6、采用Western Blot和q RT-PCR检测160μmol/L胸腺肽α1处理96h的效果是否与前期实验结果一致。7、根据160μmol/L胸腺肽α1处理96h结果,选取对照组NC-1,-3,-4和实验组160μmol/L-1,-2,-4进行RNA-seq建库测序,基于KOBAS 2.0软件应用GO和KEGG富集分析工具进行差异表达基因的功能分类。8、依据测序分析结果,采用q RT-PCR验证其中15个主要差异表达基因的表达情况。9、通过lipo2000瞬时转染细胞,m RNA水平过表达PD-L1,采用q RT-PCR检测160μmol/L胸腺肽α1处理96h后PD-L1表达是否与前期实验结果一致。10、通过lipo2000瞬时转染细胞敲低MMP1,采用Western Blot和q RT-PCR检测160μmol/L胸腺肽α1处理96h后PD-L1表达情况。11、Transwell方法检测胸腺肽α1对三阴性乳腺癌细胞迁移和侵袭的影响。结果:1、中位年龄51岁(范围介于26岁-83岁之间)。肿瘤直径中位数2 cm(IQR 1.5,2.5)。依据术后病理,149名(93.7%)女性患有浸润性导管癌。59名(37.1%)女性患有同侧腋下淋巴结转移,14名(8.8%)女性患有III期乳腺癌。2、免疫荧光染色分析显示,乳腺癌原发肿瘤组织PD-L1中位数为882.6(IQR 184.5,4136.2),低表达、中表达和高表达分别为25.16%、49.05%和25.79%;乳腺癌原发肿瘤组织的CD1a中位数为30.2(IQR 13.6,45.9),低表达、中表达和高表达分别为28.93%、45.28%和25.79%;乳腺癌原发肿瘤组织中CD83中位数为1073.9(IQR 374.3,2110.9),低表达、中表达和高表达分别为25.79%、47.79%和26.42%。3、Pearson相关分析显示PD-L1与CD1a(r=0.30409,P<0.001)、CD83(r=0.6146,P<0.001)均显著相关。CD1a与CD83显著相关(r=0.38244,P<0.001)。4、不同的肿瘤大小,其PD-L1表达分布不同。肿瘤较大的患者PD-L1水平显著低于肿瘤较小的患者(P=0.020)。T2期患者PD-L1水平显著低于T1期患者(P=0.009);腋下淋巴结不同状态、不同的TNM分期、不同的浸润类型之间的PD-L1表达无明显差异(P=0.705、P=0.067和P=0.229);5、PD-L1高表达患者,肿瘤相对较小,仅有17.07%的患者肿瘤超过2.5cm,24.39%的患者肿瘤小于1.5cm(P=0.011)。PD-L1的不同表达,分期也不一致。PD-L1高表达组中,ⅠA期患者占56.10%,Ⅲ期患者占2.44%。在PD-L1低表达组,ⅠA期患者仅占17.5%,ⅡA-Ⅲ期患者占比高达82.5%(P=0.018)。PD-L1表达分布的不同,在不同的淋巴结状态(N0、N1或者N2)中未见到明显差异。(P=0.471)。6、中位OS为83个月,3年OS率94.97%(95%CI:91.57-98.37%),5年OS率86.79%(95%CI:81.53-92.06);乳腺癌原发肿瘤组织中CD1a中位数高的患者5年OS率(75.6%)显著低于CD1a中位数低的患者(93.5%,P=0.038)。7、不同的PD-L1、CD1a及CD83,生存曲线无显著差异,但随访至5年时,较高的PD-L1、CD1a或CD83水平预示更短的生存趋势。8、多变量逐步逻辑回归分析显示T分期是OS的重要决定因素。9、胸腺肽α1可以抑制三阴性乳腺癌PD-L1表达。10、160μmol/L胸腺肽α1处理三阴性乳腺癌细胞96h,对PD-L1表达抑制最明显。11、基因水平过表达PD-L1的三阴性乳腺癌细胞,胸腺肽α1同样抑制其PD-L1表达。12、胸腺肽α1处理的三阴性乳腺癌细胞转录组测序后GO/KEGG Pathway富集分析,上调的差异表达基因主要有9个,富集在免疫相关通路中;下调的差异表达基因主要有16个,富集在癌症通路中。差异表达水平和可变剪接水平都发生显著差异的基因共12个。13、q RT-PCR验证15个差异表达基因,结果与RNA-seq基本一致。14、敲低MMP1实验,敲低组对比未敲低组,PD-L1表达升高;敲低加药组对比未敲低加药组,PD-L1表达升高。15、与对照组相比,160μmol/L胸腺肽α1处理96h显著抑制了细胞迁移,对细胞侵袭无显著影响。结论:1、PD-L1、CD1a和CD83在三阴性乳腺癌组织中表达不同,但均以中度表达为主,并且PD-L1表达与乳腺癌组织中CD1a和CD83水平相关。2、较高的PD-L1、CD1a或CD83水平有作为OS阴性预后指标的趋势,且三阴性乳腺癌组织中CD1a高表达,术后5年生存率更低。3、胸腺肽α1可以抑制三阴性乳腺癌PD-L1表达。4、MMP1可能是调控PD-L1表达的关键基因。5、胸腺肽α1抑制三阴性乳腺癌细胞迁移,对细胞侵袭无显著影响,可能与胸腺肽α1上调MMP1表达有关。
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