乳腺癌浸润PD1hi CD8+ T细胞的生物学特性、功能及其临床意义研究

Breast cancer is the most common cancer among women which has become a severe public health problem. Past research has indicated that the numbers and types of tumor infiltrating lymphocytes(TILs) from breast cancer have a big impact on the disease prognosis, however, the detailed functions and working mechanisms of TILs are not well understood. In our early studies, we have established a complex flow cytometry protocol to study breast cancer TILs and identified a unique population of CD8+ T cells expressing high level of PD1. Based on these findings, the current research project is dedicated to perform the following studies: 1) to investigate the key pathways and relevant mechanisms responsible for the generation of PD1hi CD8+ T cells within tumor tissue of breast cancer patients; 2) to characterize biological features of PD1hi CD8+ T cells and study their immune functions; 3) to explore the distribution of PD1hi CD8+ T cells among different molecular types of breast cancer and evaluate the prognostic values of PD1hi CD8+ T cells in breast cancer patients receiving neoadjuvant therapy. Collectively, this project will not only provide valuable information to help to uncover the immune status and underlying regulatory mechanisms in breast cancer, but also provide novel clues for the future immunotherapy of this disease.

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤，已成为当前社会的重大公共卫生问题。研究发现，乳腺癌肿瘤组织中浸润淋巴细胞的数量和种类对于乳腺癌的预后有着重要的影响，但目前对于乳腺癌肿瘤浸润淋巴细胞的功能和作用机制缺乏精细的解析。在前期的工作中，我们针对乳腺癌肿瘤浸润淋巴细胞建立了复杂流式细胞研究方案，发现乳腺癌肿瘤中存在着一群高表达PD1的CD8+ T细胞，提示这群细胞可能在乳腺癌发生发展过程中发挥了重要作用。在上述工作的基础上，本项目拟开展如下研究:1) 研究乳腺癌组织PD1hi CD8+ T细胞的生成途径和机制； 2) 研究乳腺癌组织PD1hi CD8+ T细胞的生物学特性和免疫作用机理；3) 探索PD1hi CD8+ T细胞在不同分子亚型乳腺癌中的分布规律和作为新辅助治疗预后生物标志物的价值。本研究不但对于阐明乳腺癌的免疫状态及其内在调节机制有着重要的意义，而且也可为乳腺癌今后的免疫治疗提供新的思路。

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一，严重危害女性的生命健康。乳腺癌分为3个主要的分子亚型: Luminal, HER2+和三阴性，其中三阴性乳腺癌因为缺少有效的治疗靶点，是当前的一个临床难题。CD8+ T细胞主导的抗肿瘤免疫在肿瘤转归过程中发挥重要作用，然后在肿瘤组织中，活化的CD8+ T细胞常进入耗竭状态，限制了其功能。目前对于乳腺癌耗竭T细胞的研究尚不深入，在前期的研究中我们发现乳腺癌肿瘤组织中存在一群PD1hi的CD8+ T细胞，为此，我们对其表型，功能，分子特征和临床相关性进行了系统的研究。.我们首先测定了乳腺癌组织PD1hi CD8+ T细胞的表型，发现与PD1lo和PD1-的CD8+ T细胞相比，PD1hi CD8+ T细胞高表达CTLA4，Tim3, TIGIT，LAG3等抑制性分子；同时也高表达活化分子CD38, CD69, HLADR和共刺激分子ICOS。与其它肿瘤如肝癌中的耗竭T细胞不同，转录因子T-bet在PD1hi CD8+ T细胞表达显著增高，而标志耗竭的转录因子Eomes的表达却下降，提示乳腺癌组织中的PD1hi CD8+ T细胞尚未达到完全耗竭阶段。功能实验揭示与PD1lo和PD1-的CD8+ T细胞相比，PD1hi CD8+ T细胞分泌IL-2, TNF-a，IFN-g和GMCSF的能力显著降低。我们进一步分选了乳腺癌组织中的PD1hi，PD1lo和PD1- CD8+ T细胞进行RNAseq，分析这3种T细胞亚群的基因表达谱。主成分分析(PCA)发现PD1hi CD8+ T细胞与另2群T细胞的基因表达谱显著不同；基因集富集分析发现CD8+PD1hi T细胞与CD8+PD1- T细胞相比，前者高表达耗竭通路和组织驻留记忆T细胞的特征性基因。此外，CD8+PD1hi T细胞也具有独特的T细胞受体库特征，提示这群细胞在肿瘤组织内受到了特定抗原的刺激和克隆扩增。进一步的研究发现CD8+PD1hi T细胞在三阴性乳腺癌中浸润增多，多重组化染色发现三阴性乳腺癌中CD8+PD1hi T细胞浸润高的患者有更好的生存预后。.总之，本研究对乳腺癌肿瘤组织中的PD1hi CD8+ T细胞进行了深入的表型，功能，分子特征和预后研究，揭示其处于一个部分耗竭的状态，更易在三阴性乳腺癌中发生高浸润，并且浸润程度与患者预后呈正相关，提示采用免疫检查点抑制剂是逆转PD1