TIM3 乳腺癌細胞在微轉(zhuǎn)移爆發(fā)期介導(dǎo)免疫逃逸

2024年7月10日，《Cancer Cell》在線發(fā)表Mar醫(yī)院研究所Toni Celià-Terrassa團隊的突破性成果。研究揭示，TIM3?乳腺癌細胞在微轉(zhuǎn)移“爆發(fā)窗口"中扮演免疫逃逸主控角色：于免疫健全宿主內(nèi)，TIM3在定植初期即被選擇性上調(diào)，驅(qū)動細胞獲得增強的干性、生存力與免疫隱身能力，從而成為轉(zhuǎn)移級聯(lián)的核心引擎。

背景：

轉(zhuǎn)移性乳腺癌仍無gen治手段，每年導(dǎo)致近70萬人死亡。現(xiàn)行輔助/新輔助治療旨在清除微轉(zhuǎn)移灶，卻受限于其免疫機制不明：多數(shù)播散細胞死于遠端脅迫，僅少數(shù)具備干性與EMT特征的MICs存活并逃逸免疫。肝臟耐受性微環(huán)境更使轉(zhuǎn)移灶對免疫治療遲鈍。免疫檢查點TIM3本以T細胞耗竭而聞名，新近發(fā)現(xiàn)亦高表達于乳腺癌細胞，激活A(yù)KT/β-catenin信號，卻未知其在微轉(zhuǎn)移中的角色。本研究證實，TIM3在乳腺癌細胞富集預(yù)示預(yù)后不良，并直接賦予MICs存活、干性與免疫逃逸能力，為阻斷微轉(zhuǎn)移提供潛在新靶。

結(jié)論1： 建模實驗轉(zhuǎn)移免疫編輯

以未免疫編輯的EpRas乳腺癌細胞構(gòu)建全身轉(zhuǎn)移模型，比較免疫缺陷與免疫健全小鼠。生物發(fā)光顯示健全鼠轉(zhuǎn)移顯著受抑；RNA-seq及聚類證實免疫選擇主導(dǎo)轉(zhuǎn)錄差異，富集免疫抑制、EMT和干性通路，TIM3在腫瘤細胞普遍上調(diào)，肝轉(zhuǎn)移尤甚。4T07模型進一步驗證免疫壓力下TIM3表達升高，提示其介導(dǎo)逃逸與干性的治療靶點。

Fig1. 轉(zhuǎn)移免疫壓力正向選擇 TIM3+ 轉(zhuǎn)移細胞

結(jié)論2： TIM3 在免疫壓力下促進乳腺癌轉(zhuǎn)移能力

以未免疫編輯的EpRas細胞建立全身轉(zhuǎn)移模型，比較免疫缺陷與免疫健全小鼠。健全鼠轉(zhuǎn)移受抑，RNA-seq顯示免疫選擇塑造轉(zhuǎn)錄譜，富集免疫抑制、EMT與干性；TIM3在腫瘤細胞普遍上調(diào)，肝轉(zhuǎn)移更甚。4T07模型證實免疫壓力下TIM3升高，提示其介導(dǎo)逃逸與干性的治療靶點。

Fig2. TIM3 驅(qū)動乳腺癌轉(zhuǎn)移

結(jié)論3：TIM3 與 EMT 樣細胞相關(guān)并激活 β-catenin 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

用未免疫編輯的EpRas-FLuc-GFP低表達細胞，經(jīng)心腔注射建立乳腺癌全身轉(zhuǎn)移模型，對比NSG免疫缺陷與Balb/c免疫健全小鼠。BLI顯示健全鼠轉(zhuǎn)移負荷顯著降低；20天后分離肺、肝、腦灶，流式純化腫瘤細胞，RNA-seq無免疫細胞污染。PCA與聚類證實免疫選擇主導(dǎo)轉(zhuǎn)錄差異；GO/GSEA示健全鼠來源細胞富集免疫抑制、干性及EMT通路。TIM3在腫瘤細胞普遍上調(diào)，肝轉(zhuǎn)移尤甚。高表達TIM3的4T07模型進一步驗證免疫壓力下TIM3升高，提示其介導(dǎo)逃逸與干性的可靶機制。

Fig3. TIM3 MIC 顯示干性/EMT 樣特征和 β-catenin 激活

結(jié)論4： TIM3 腫瘤細胞在微轉(zhuǎn)移中的時空分析

為捕捉TIM3?細胞早期定植，4T07-FLuc-GFP經(jīng)心腔注射后0、6 h及3 d BLI示6 h已分布多器官，肝切片證實DTC存在；3 d后免疫健全鼠信號驟降，表明多數(shù)DTC早期即被清除。繼而構(gòu)建Tim3-mCherry-Nluc雙報告系統(tǒng)，以流式及BLI實時追蹤Tim3啟動子活性，驗證mCherry與TIM3蛋白高度一致。

Fig4. TIM3 轉(zhuǎn)移中的時空動力學(xué)

結(jié)論5：TIM3 MIC 重塑微轉(zhuǎn)移的免疫抑制免景觀

單細胞測序顯示，TIM3?微轉(zhuǎn)移灶內(nèi)免疫抑制細胞（IL-17?γδ T、Arg1?單核/中性粒）顯著增多，效應(yīng)CD8? T、DC及殺傷性中性粒減少；細胞互作增強抑制信號。光譜流式證實TIM3敲低可逆轉(zhuǎn)該抑制微環(huán)境，表明TIM3?腫瘤細胞通過重塑免疫格局實現(xiàn)早期免疫逃逸。

Fig5. TIM3 MIC 在微轉(zhuǎn)移過程中誘導(dǎo)免疫抑制環(huán)境

結(jié)論6：γδT細胞在肝微轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮重要作用

scRNA-seq分析4T07對照與Tim3敲低小鼠的肝微轉(zhuǎn)移、巨轉(zhuǎn)移及鄰近組織CD45?免疫細胞，鑒定27群并發(fā)現(xiàn)微轉(zhuǎn)移期變化zui顯著：TIM3?灶內(nèi)IL-17?γδ T、Arg1?單核/中性粒等抑制細胞增多，CD69?Gzmb?CD8? T、DC及殺傷性中性粒減少；細胞互作增強抑制信號。光譜流式驗證TIM3?微轉(zhuǎn)移灶I(lǐng)L-17?γδ T升高、CD8?活化下降。結(jié)論：TIM3? MICs在早期通過招募抑制細胞、削弱效應(yīng)T細胞，營造促瘤免疫微環(huán)境。

Fig6. TIM3介導(dǎo)的免疫抑制中γδ T細胞、CD8+T細胞和IL-1β的

功能轉(zhuǎn)移評估

結(jié)論7：表達 TIM3 的腫瘤細胞獨立預(yù)測乳腺癌患者預(yù)后不佳

257例乳腺癌IHC顯示，腫瘤細胞TIM3高表達預(yù)示無病及總生存期縮短，且獨立于T細胞TIM3；TNBC及III期風(fēng)險最高。門脈接種與切除模型中，抗TIM3顯著減少肝、肺早期轉(zhuǎn)移，不影響原發(fā)瘤；療效與TIM3敲低等同。結(jié)果支持TIM3作為復(fù)發(fā)高危標志，并推薦II/III期（新）輔助抗TIM3臨床試驗。

Fig7. TIM3阻斷治療乳腺癌轉(zhuǎn)移的臨床和臨床前評價

研究局限性

本研究受限于人體細胞無法在完整免疫體系中應(yīng)用，故采用同基因小鼠模型；熒光標記雖具免疫原性，但未標記細胞仍重現(xiàn)TIM3表型。實驗涵蓋EpRas、4T1、4T07、66cl4及AT3五種BC模型，前二者用于全身轉(zhuǎn)移，后三者用于自發(fā)轉(zhuǎn)移；4T07與4T1均攜帶Trp53熱點突變，模擬高TIM3表達的人類TNBC。