长期以来，研究人员和临床医生通过在大量临床患者中观察发现， 癌症生存结果的显著差异取决于患者的性别。

　　此外，患有源自非生殖器官的癌症(如膀胱癌和肝癌)的患者在发病率、进展和对治疗的反应方面存在显著性别差异。然而，在几乎所有的病例中，男性患者的预后和结果都更差，这一现象几十年来一直困扰着科学界。

　　那究竟是什么样的因素导致了这种差异?

　　研究者首先想到的就是性激素，因为这是决定性别差异的决定性因素。但是在很长一段时间内基于此类研究都是限于表面现象，直到今年由激素引起癌症患者差异的生物学机制才不断被揭示。

　　今天，Immugent就通过系统解读最近发表的4篇重大研究来谈一下， 不同肿瘤患者显示出性别差异背后的生物学机制。

　　01

　　雄性受体型号抵抗靶点治疗

　　事实上，关于肿瘤在性别差异上的研究一直都有，然而近期发表在Nature上题为Androgen receptor blockade promotes response to BRAF/MEK-targeted therapy的文章，则是 首次揭示了性别差异对BRAF/MEK靶向治疗的影响。

　　作者首先发现在BRAF/MEK靶向治疗后，雄激素受体(AR)的表达水平增加，后来证明这导致了男性肿瘤患者更容易产生治疗的耐药性，从而对这种治疗反应更差。

　　最后证明： 在黑色素瘤临床前模型中，阻断AR可改善男性和女性对BRAF/MEK靶向治疗的反应。

　　研究者首先利用一组在接受8-12周新辅助BRAF/MEK靶向治疗的局部转移性黑色素瘤患者(n = 51)上进行了研究。

　　在这项研究中，观察到对治疗的强烈性别差异性，女性的主要病理反应率(MPR;定义为在手术干预时手术切除肿瘤的病理评估中<10%的存活肿瘤)显著高男性患者;治疗后，女性患者的无复发生存期(RFS)显著高于男性患者;且雌激素在该结果中没有起到主要作用。

　　在排除了其他可能影响MPR的临床因素后(包括：年龄、疾病发展阶段、突变情况、身体质量指数)，研究团队在几个不同的接受BRAF和/或MEK遏制剂治疗转移性黑色素瘤的患者中验证了这些发现(n = 664)。该研究观察到与男性相比，女性的无进展生存期(PFS)和总生存期(OS)有所改善。

　　随后，研究者在小鼠模型中探索了这种性别差异的背后机制。作者在雄性和雌性小鼠中植入黑色素瘤肿瘤，并接受对照处理或BRAF/MEK靶向治疗，以及单独或联合对AR活性的药理学操作。与单独的BRAF/MEK靶向治疗相比，观察到用睾酮和BRAF/MEK靶向治疗治疗的雄性和雌性小鼠的肿瘤控制显著受损，睾酮治疗小鼠的总体肿瘤体积更大。在雄性和雌性小鼠中，与单独使用BRAF/MEK靶向治疗相比，AR阻断与BRAF/MEK靶向治疗相结合显示出改善的肿瘤控制。同样，在多项研究中看到肿瘤控制得到改善，并且用AR阻断剂治疗的小鼠的肿瘤大小减小。此外，通过施用睾酮和BRAF/MEK靶向治疗诱导更高表达水平的AR，这在AR活性升高的雄性和雌性小鼠中，雄激素应答基因的高表达得到了证实。

　　总的来说，这项研究表明BRAF/MEK靶向治疗与肿瘤细胞中AR表达的增加有关，从而促进治疗抵抗，并且恩杂鲁胺等抗雄激素的AR阻断可能促进男性和女性患者对BRAF/MEK靶向治疗的反应。此外，提供的证据表明，睾酮治疗可能会促进男性和女性患者对BRAF/MEK靶向治疗的耐药性，这具有重要的治疗意义，因为睾酮广泛用于多种适应症。

　　02

　　雄性激素受体妨碍肿瘤的免疫治疗

　　同样是在nature上发表的另一项名为：Androgen receptor activity in T cells limits checkpoint blockade efficacy的研究，则是 直接证明了雄激素受体能显著影响肿瘤的免疫治疗。

　　研究表明， 阻断雄激素受体 (AR)可通过直接增强CD8 T 细胞功能，使肿瘤患者对检查点阻断产生治疗响应。

　　首先，作者对mCRPC的整体免疫景观进行了绘制(图1)。作者对从8名男性mCRPC患者的单独转移性肿瘤病变中分离出的细胞进行了单细胞 RNA 测序 (scRNA-seq)，这些患者在使用 pembrolizumab(一种PD-1单抗)治疗之前，曾使用恩杂鲁胺(enzalutamide，一种雄激素受体拮抗剂)治疗并具有生化或放射学进展。8个样本中包含三个治疗响应者和五个无响应者，治疗响应被定义为在免疫检查点阻断后前列腺特异性抗原 (PSA) 下降超过25%。

　　结果显示，尽管治疗响应和无响应样本表现出广泛的异质性，但 CD4 T、CD8 T、自然杀伤 (NK)细胞、B 细胞和髓系细胞的比例或肿瘤突变没有显著差异。

　　同时，与先前的研究一致，所有治疗响应者的总白细胞中表现出CD8 T细胞的富集，但无响应者中也有两名表现出CD8 T细胞的富集。与响应者相比，无响应者中B细胞和单核细胞广泛分布。所有T和NK细胞的无监督聚类、差异表达和通路分析揭示了它们在响应者和无响应者中的差异。

　　总之，这些数据揭示了mCRPC 病变中的多个淋巴细胞亚群的状态。为了了解雄激素信号传导是否会限制免疫疗法的功效，作者将分析重点放在CD8 T细胞上，因为它们在PD-1靶向免疫疗法中起关键性作用。

　　为了确定恩杂鲁胺对AR的干扰是否能够在小鼠肿瘤模型中实现有效的PD-1靶向治疗，作者在确认小鼠CD8 T细胞表达AR后将雄性小鼠皮下植入前列腺肿瘤 ( Pten-/-; p53-/-; Smad4-/-PPSM)。肿瘤开始后，小鼠接受手术雄性激素剥夺治疗(ADT)，或者并用恩杂鲁胺和/或抗PD-L1抗体治疗。尽管单独使用抗PD-L1抗体或ADT加恩杂鲁胺治疗对肿瘤生长的影响很小，但ADT加恩杂鲁胺和抗PD-L1抗体导致明显的肿瘤消退和总生存期的增加。在原位PPSM肿瘤中也能观察到类似的协同作用。没有ADT的抗PD-L1抗体加恩杂鲁胺不如抗PD-L1抗体加ADT的恩杂鲁胺有效，这表明AR与恩杂鲁胺的功能以及减少的睾酮以获得较好效果是至关重要的。值得注意的是，单独的ADT对肿瘤生长没有影响。鉴于CD8 T细胞在有效的PD-1靶向免疫治疗中的至关重要性，作者从携带肿瘤的小鼠中去除了CD8 T细胞，并观察到联合治疗失去了对肿瘤的遏制。此外，对植入Ar阴性肉瘤的雄性小鼠进行单一或联合治疗，观察到ADT 加恩杂鲁胺也使这些小鼠对抗PD-L1 抗体治疗敏感，表明ADT和恩杂鲁胺对肿瘤中的免疫细胞有直接作用。

　　这项研究通过单细胞测序技术等探索了男性mCRPC患者中的免疫治疗的耐药机制，研究结果表明， T细胞内在AR活性是IFNγ遏制和免疫治疗抗性的一种机制，限制了检查点阻断的功效。 在晚期前列腺癌和免疫治疗耐药的癌症患者中，肿瘤内雄激素可能代表了一种对治疗产生耐药性的机制。此外，CD8 T 细胞内在 AR 活性可作为一种有用的生物标志物， 用于识别可以通过 PD-1/PD-L1 遏制剂获得临床益处的患者。这些结果为进一步开发晚期前列腺癌针对性的治疗方案提供了依据。

　　03

　　诱导肿瘤浸润细胞

　　肿瘤浸润的免疫细胞是影响肿瘤发生发展的重要因素，但是免疫系统对肿瘤的作用是一把双刃剑，其既包括对肿瘤行使直接杀伤作用的NK, CD8+ T细胞等，还包括促进肿瘤生长的MDSC, Treg细胞等。同样是最近发表的一项研究则是 发现肿瘤浸润的CD8+ T细胞表达大量的雄激素受体，并且这种受体信号直接参与了CD8+ T细胞的衰竭。 相关研究成果以题为“Androgen conspires with the CD8+ T cell exhaustion program and contributes to sex bias in cancer”的文章发表在Science Immunology杂志上。

　　这项研究的重点是T细胞对恶性肿瘤的免疫反应，它是癌症预后的关键决定因素，也是近年来促进癌症免疫治疗研究的重要目标。这项研究报告了一项里程碑式的发现，描述了男性性激素如何通过调节CD8+ T细胞来促进癌症相关的性别差异，这些细胞介导适应性免疫，对产生缓肿瘤反应至关重要。研究人员首先以患膀胱癌的雌雄小鼠为研究对象，首先从小鼠体内各分离出了1.6万多个CD8 + T细胞，根据单细胞测序结果，以CD8 + T细胞所处不同分化阶段，将其分为11个细胞簇。发现在雄鼠的肿瘤微环境中，处于“耗竭”状态，丧失缓肿瘤功能的CD8+T细胞更多(雄性43.4%，雌性25%)。

　　随后，研究人员设计了四种小鼠模型：野生的雌鼠、雄鼠以及性转雄鼠(含有XX性染色体，且常染色体中引入了SRY基因)和性转雌鼠(含有XY性染色体，但敲除了SRY基因)。 通过分析睾酮含量和肿瘤发展进度，发现雄鼠(包括性转雄鼠)更容易患上膀胱癌，睾酮含量越高，肿瘤发展越快。

　　最后，研究人员对雄鼠进行了去雄处理，使雄鼠体内睾酮降低到与雌鼠一致的水平。通过分析CD8 + T细胞分化状态、睾酮信号通路和肿瘤发展水平发现雄鼠阉割后，体内睾酮降到了与雌鼠一致的水平，处于“耗竭”状态的CD8+T细胞占比也减少到与雌鼠一致水平，雌鼠和雄鼠的抑癌能力没有差异;睾酮通过雄激素受体信号通路，促进CD8+T细胞进入“耗竭”状态，并在雄鼠体内富集;遏制雄激素受体信号通路或降低睾酮水平，可促进CD8+T细胞发挥缓肿瘤功能。

　　总的来说，AR在体内促进CD8+T细胞衰竭的T细胞内在功能是通过多种方法建立的，包括对CD8特异性AR敲除小鼠的功能丧失研究。此外， 切除雄激素AR轴可重新连接肿瘤微环境，促进效应T细胞分化，并增强抗PD-1免疫检查点阻断的效果。

　　04

　　雄激素受体可通过影响CD8+T细胞干性来影响缓肿瘤免疫反应

　　最后一项研究是国内学者做的，同样也是聚焦于CD8+ T细胞上表达的雄激素受体。 该研究发现了 肿瘤浸润性 CD8+ T 细胞干性维持能力是调控肿瘤免疫性别差异的关键因素，而内在的雄激素受体(Androgen receptor，AR)信号通路显著遏制干细胞CD8+ T 细胞亚群的维持。 相应成果以题为 Androgen receptor-mediated CD8+ T cell stemness programs drive sex differences in antitumor immunity 的形式发表在immunity杂志上。

　　在这项研究中，作者为了探究肿瘤性别差异的发生机制，首先使用雌性、雄性野生型小鼠构建了皮下肿瘤模型和二乙基亚硝胺诱导肝癌模型，证明了肿瘤发生发展具有雌雄偏倚性，即雄性小鼠肿瘤进展更加恶性。在进一步研究荷瘤小鼠的免疫应答反应时，团队通过使用天然免疫系统重要调节通路的基因敲除小鼠及T细胞删除实验，发现肿瘤发生发展的性别差异依赖CD8+ T 细胞。接着，在荷瘤小鼠T细胞治疗性过继回输实验中，团队发现雌性 CD8+ T 细胞展现出T细胞回输治疗的强大潜力，相比于雄性来源CD8+ T 细胞，其更能显著遏制肿瘤进展，这进一步表CD8+ T 细胞是介导肿瘤进展性别差异的关键因素。

　　为了进一步描述肿瘤微环境CD8+ T 细胞的耗竭情况，作者检测了T细胞表面遏制性受体分子(PD-1、TIM-3)，以及干性维持相关的转录因子 TCF-1 和表面分子 SLAMF6 的表达水平，同时也使用了染色质开放测序手段进行深入分析，明确了肿瘤微环境CD8+ T 细胞分化存在性别差异，雄性 CD8+ T 细胞耗竭程度更深，而雌性CD8+ T 细胞的干性维持能力更强，并在临床恶性肿瘤患者单细胞组学数据中对该发现进行了验证。

　　综上，作者团队发现，雌雄肿瘤浸润性 CD8+ T 细胞分化程序的不同，调控肿瘤发生发展的性别差异，这一观点丰富了人们对肿瘤性别差异发生机制的认知。

　　最后，通过小鼠肿瘤模型的单细胞组学数据发现AR CD8+ T 细胞分化具有相关性，进而 借助 CD8+ T 细胞体外实验和小鼠 CD8+ T 细胞体内回输模型，阐明了 AR 信号通路对 CD8+ T 细胞效应功能和干性维持的遏制作用;同时，在临床男性结直肠癌患者样本中，也观察到 CD8+ T 细胞耗竭与 AR 信号通路活性的正相关性，揭示了 AR 信号通路介导雄性肿瘤免疫逃逸的新机制。

　　该研究为 理解肿瘤性别偏倚提出了新的理论解释 ，为再认知内分泌系统调控肿瘤免疫应答呈现了新的视角，也为靶向AR信号通路增强T细胞缓肿瘤免疫应答提供了新的治疗策略。

　　05

　　展望

　　对人类而言，Y染色体的存在划分出了性别，因为男性特有的Y染色体承载着一种可表达睾丸决定因子的SRY基因。SRY基因的表达让男性发育出睾丸等生殖器官，分泌雄性激素，从而进一步促进男性第二性征，赋予男性生殖能力。除了男性生殖器官之外，肾上腺皮质网状带和卵巢也会分泌少量的雄激素，一般来说男性体内(10-35 nmol/L)的雄激素水平约为女性(0.5-2.4 nmol/L)的10~20倍。在小鼠等动物中，雄性和雌性体内的雄激素水平也存在类似的差异。这种性别差异是很多疾病出现性别偏向性的主要原因，其中就包括癌症。

　　癌症已经成为威胁世界健康发展的首要致死性疾病，然而除了乳腺癌、前列腺癌等这类性别特异的肿瘤上，男性和女性在非生殖系统肿瘤的发生和死亡中同样存在显著的性别偏倚现象，然而背后的生物学机制仍不明晰。肿瘤的发生发展与高度异质的肿瘤免疫微环境密不可分，阐明雄性发生肿瘤免疫逃逸的机制，将为肿瘤性别差异提供新观点，同时为优化临床癌症免疫治疗提供新的策略。