三阴性乳腺癌（TNBC）是最具侵袭性的乳腺癌亚型，复发率最高。晚期TNBC的主要治疗标准是全身化疗联合或不联合免疫治疗，但响应短暂，因此迫切需要开发更有效的治疗方法。PI3K信号通路中的分子可能是潜在的靶点，70%以上的TNBC存在PIK3CA、AKT1或PTEN的突变。然而，与ER+的肿瘤相比，TNBC能否对PI3K通路抑制剂产生应答仍不清楚。
本月9号，哈佛医学院等机构的科学家们在《Nature》上发表名为“AKT and EZH2 inhibitors kill TNBCs by hijacking mechanisms of involution”的研究文章，证明AKT抑制剂和EZH2抑制剂的联合使用可以在体内多个TNBC模型中促进肿瘤消退。具体来说，两种抑制剂通过协同作用促使基底样细胞进入分化程度更高的管腔样细胞状态，进而通过驱动乳腺退化的信号来杀死它们。
研究材料
TNBC细胞系、CDX、PDX和GEMM小鼠模型、多种抑制剂
技术路线
步骤1：证明AKT和EZH2抑制剂在体内外对TNBC的作用
步骤2：寻找联合治疗发挥作用的细胞层面改变
步骤3：探索联合治疗的具体分子机制
步骤4：利用机器学习构建治疗敏感性的分类器
研究结果
1. AKT和EZH2抑制剂可杀死TNBC
EZH2在超过80%的TNBC中过表达。EZH2抑制剂预处理过的TNBC细胞系及小鼠模型经AKT抑制剂处理后，出现大量的细胞死亡和肿瘤消退，而单一抑制剂的使用达不到该效果。
图1 AKT和EZH2抑制剂在体内具有协同杀死TNBC的作用
2. 联合治疗的响应需要肿瘤细胞的分化
体外的转录组结果表明，联合治疗抑制基底样相关基因，并促进了管腔样相关基因的表达。体内的CyCIF成像结果同样证明了EZH2和AKT抑制剂在体内驱动TNBC分化为管腔样状态，从而导致细胞快速死亡和持久的肿瘤消退。
控制管腔分化的主要转录因子GATA3能够被AKTi和EZH2i联合最大化诱导表达，干扰GATA3表达可逆转AKTi和EZH2i联合治疗的效果。以上结果表明，GATA3介导的分化对于肿瘤消退至关重要。
图2 联合用药可实现细胞分化和治疗响应的最大化
3. 通过机器学习预测肿瘤对联合治疗的响应
上述TNBC的管腔样分化在联合治疗耐药的细胞中是未发生的。只有在敏感细胞中，EZH2/AKTi才会使GATA3结合位点变得可及。在耐药细胞中，GATA3的表达不受EZH2/AKTi的联合使用而诱导。此外，未处理细胞ATAC-seq的PCA结果表明，敏感和耐药细胞很容易通过基线的表观遗传数据区分开。
尽管存在基线差异，但这些数据不足以预测对EZH2/AKTi联合治疗结果的预测。研究团队利用CCLE数据库的转录组结果，通过随机森林算法进行模型构建，获得可以预测联合治疗敏感性的模型。并利用该模型对TCGA数据库进行检测，55% 的肿瘤对EZH2/AKTi敏感。
图3 使用机器学习方法识别敏感的TNBC细胞
4. EZH2和AKT抑制剂通过打开染色质并协同结合FOXO1来驱动分化
由于GATA3对治疗反应至关重要，因此研究团队试图阐明EZH2和AKT抑制在其诱导中的确切作用。基于单细胞ATAC-seq数据，通过识别在管腔细胞群和基底样细胞群中具有差异基序的转录因子，并评估这些转录因子对GATA3的诱导能力，确定FOXO1是治疗反应和GATA3诱导的最有效调节因子。此外，EZH2/AKTi正向调节TNBC中的FOXO1，并增强对GATA3增强子的结合。
图4 EZH2和AKT抑制剂通过打开染色质并协同结合FOXO1来驱动分化
5. EZH2/AKTi通过驱动退化的信号来触发细胞死亡
除了管腔标志物的上调外，促凋亡的BMF蛋白也在所有敏感细胞系中被诱导表达。有趣的是，BMF诱导在正常乳腺退化期间触发细胞死亡中起着关键作用，而EZH2或AKT在小鼠中的异位表达已被证明可以延迟退化。因此，研究团队假设，EZH2/AKTi可能通过激活动管腔细胞退化的信号来杀死TNBC。
转录组数据显示，EZH2/AKTi协同诱导退化相关转录特征，而STAT3的敲减抑制了BMF和退化相关基因的上调（退化受JAK1-STAT3调节）。综合以上结果，EZH2/AKTi首先协同驱动管腔分化，然后共同激活退化死亡程序，从而杀死TNBC。
图5 EZH2/AKTi通过驱动退化的信号来触发细胞死亡
6. EZH2/AKTi通过协同激活STING-TBK1信号传导触发退化相关细胞因子的产生
研究团队进一步研究了JAK1-STAT3触发BMF表达和细胞死亡的机制，发现IL-6/IL-6R的阻断可抑制BMF的表达、STAT3的激活和EZH2/AKTi诱导的细胞死亡。
已知EZH2i可在多种肿瘤类型中激活STING-TBK1通路。该实验证明，EZH2i会诱导2′3′-cGAMP的产生，并激活STING-TBK1通路和IL-6的产生。
图6 EZH2/AKTi通过协同激活STING-TBK1信号传导触发退化相关细胞因子的产生
小结
该研究表明EZH2/AKTi联合治疗对TNBC有很好的治疗效果，并且需要（1）由 GATA3 驱动的管腔样细胞分化和（2）通过STING-TBK1信号通路诱导BMF产生进而驱动细胞死亡。此外，作者通过机器学习开发了可用于预测治疗敏感度的分类器。总之，这些发现为这种高度侵袭性的肿瘤类型确定了一种有前途的治疗策略，并揭示了发育组织特异性细胞死亡途径如何被用于治疗益处。
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