oncotomskСибирский онкологический журналSiberian journal of oncology1814-48612312-3168Tomsk National Research Medical Сепtеr of the Russian Academy of Sciences10.21294/1814-4861-2025-24-5-64-71oncotomsk-3858Research ArticleЛАБОРАТОРНЫЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯLABORATORY AND EXPERIMENTAL STUDIESТранскриптомные характеристики макрофагов микроокружения опухоли у пациенток с трижды негативным раком молочной железы в зависимости от PD-L1 статуса опухолиTranscriptomic characteristics of tumor-associated macrophages in the microenvironment of triple-negative breast cancer depending on PD-L1 statushttps://orcid.org/0000-0003-2106-3513КалинчукА. Ю.KalinchukA. Yu.

Калинчук Анна Юрьевна, младший научный сотрудник лаборатории молекулярной терапии рака

SPIN-код: 3763-0291

Researcher ID (WOS): ABF-1277-2022

Author ID (Scopus): 57797359600

634009, Томск, пер. Кооперативный, 5

Anna Yu. Kalinchuk - Junior Researcher, Laboratory of Molecular Cancer Therapy, Cancer Research Institute

Researcher ID (WOS): ABF-1277-2022

Author ID (Scopus): 57797359600

5, Kooperativny St., Tomsk, 634009

annakalinchuk2022@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0008-4437-6583ПацканИ. А.PatskanI. A.

Пацкан Иван Андреевич, лаборант-исследователь лаборатории молекулярной терапии рака

SPIN-код: 4880-3416

Researcher ID (WOS): OJU-3352-2025

Author ID (Scopus): 59384926800

634009, Томск, пер. Кооперативный, 5

Ivan A. Patskan - Research Assistant, Laboratory of Molecular Cancer Therapy, Cancer Research Institute

Researcher ID (WOS): OJU-3352-2025

Author ID (Scopus): 59384926800

5, Kooperativny St., Tomsk, 634009

https://orcid.org/0000-0002-1195-4008ВторушинС. В.VtorushinS. V.

Вторушин Сергей Владимирович - доктор медицинских наук, профессор, заместитель директора по научной работе и трансляционной медицине, руководитель отделения общей и молекулярной патологии, Научно-исследовательский институт онкологии

SPIN-код: 2442-4720

Researcher ID (WOS): S-3789-2016

Author ID (Scopus): 26654562300

634009, Томск, пер. Кооперативный, 5

Sergey V. Vtorushin - MD, DSc, Professor, Deputy Director for Research and Translational Medicine, Head of the Department of General and Molecular Pathology, Cancer Research Institute

Researcher ID (WOS): S-3789-2016

Author ID (Scopus): 26654562300

5, Kooperativny St., Tomsk, 634009

https://orcid.org/0000-0003-2061-8417ТаширеваЛ. А.TashirevaL. A.

Таширева Любовь Александровна - доктор медицинских наук, заведующая лабораторией молекулярной терапии рака, Научно-исследовательский институт онкологии

SPIN-код: 4371-5340

Researcher ID (WОS): C-8222-2012

Author ID (Scopus): 55234960400

634009, Томск, пер. Кооперативный, 5

Liubov A. Tashireva - MD, DSc, Head of the Laboratory of Molecular Cancer Therapy, Cancer Research Institute

Researcher ID (WОS): C-8222-2012

Author ID (Scopus): 55234960400

5, Kooperativny St., Tomsk, 634009

Научно-исследовательский институт онкологии, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук РоссияРоссияCancer Research Institute, Tomsk National Research Medical Center, Russian Academy of SciencesRussian Federation2025201120252456471Copyright © Калинчук А.Ю., Пацкан И.А., Вторушин С.В., Таширева Л.А., 20252025Калинчук А.Ю., Пацкан И.А., Вторушин С.В., Таширева Л.А.Kalinchuk A.Y., Patskan I.A., Vtorushin S.V., Tashireva L.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.siboncoj.ru/jour/article/view/3858

Цель исследования – охарактеризовать транскриптомные особенности кластеров CD68+ и CD163+ макрофагов в опухолевом микроокружении у пациенток с трижды негативным раком молочной железы (ТНРМЖ) в зависимости от PD-L1 статуса опухоли. Материал и методы. В исследование включено 11 пациенток с ТНРМЖ. PD-L1 статус определяли методом иммуногистохимии. Пространственное транскриптомное профилирование выполняли с использованием платформы Visium 10x Genomics.

Аннотацию CD68+ и CD163+ кластеров проводили в программе Loupe Browser 8.0.0. Дифференциальную экспрессию генов и обогащение биологических путей анализировали для CD68+ и CD163+ кластеров в группах с позитивным и негативным PD-L1 статусом. Результаты. В опухолях с позитивным PD-L1 статусом выявлен компенсаторный рекрутинг иммунных клеток при признаках их функционального истощения, в который вовлекаются CD68+ макрофаги. При негативном PD-L1 статусе микроокружение характеризовалось активным адаптивным иммунным ответом с участием CD68+ макрофагов как антиген-презентирующих клеток, но с выраженными элементами негативной регуляции воспаления, ассоциированной с CD163+ макрофагами. Заключение. Функциональное состояние макрофагов и клеточных компонентов микроокружения ТНРМЖ существенно различается в зависимости от PD-L1 статуса опухоли. Полученные данные могут способствовать идентификации биомаркеров ответа на иммунотерапию у данной категории пациенток.

Objective

Objective: to characterize the transcriptomic features of CD68+ and CD163+ macrophage clusters within the tumor microenvironment of patients with triple-negative breast cancer (TNBC), depending on the PD-L1 status of the tumor.

Material and Methods

Material and Methods. Eleven patients with TNBC were included in the study. PD-L1 status was assessed by immunohistochemistry. Spatial transcriptomic profiling was performed using the Visium 10x Genomics platform. Cluster annotation for CD68+ and CD163+ cells was carried out in Loupe Browser 8.0.0. Differential gene expression and pathway enrichment analysis were performed for CD68+ and CD163+ clusters in PD-L1-positive and PD-L1-negative groups.

Results

Results. PD-L1-positive tumors showed compensatory recruitment of immune cells with features of functional exhaustion, in which CD68+ macrophages were involved. In contrast, PD-L1-negative tumors were characterized by an active adaptive immune response, with CD68+ macrophages functioning as antigen-presenting cells, together with evidence of negative regulation of inflammation associated with CD163+ macrophages.

Conclusion

Conclusion. The functional state of macrophages and other cellular components of the TNBC microenvironment varies significantly with PD-L1 status. These results may contribute to the identification of biomarkers for predicting immunotherapy response in this patient group.

макрофагиопухолевое микроокружениепространственное профилирование транскриптомаPD-L1трижды негативный рак молочной железыmacrophagestumor microenvironmentspatial transcriptomicsPD-L1triple-negative breast cancerИсследование выполнено при поддержке РНФ (грант 25-25-00345)This study was supported by the Russian Science Foundation (grant 25-25-00345)ReferencesBorri F., Granaglia A. Pathology of triple negative breast cancer. Semin Cancer Biol. 2021; 72: 136–45. doi: 10.1016/j.semcancer.2020.06.005.Borri F., Granaglia A. Pathology of triple negative breast cancer. Semin Cancer Biol. 2021; 72: 136–45. doi: 10.1016/j.semcancer.2020.06.005.Stavrou M., Constantinidou A. Tumor associated macrophages in breast cancer progression: implications and clinical relevance. Front Immunol. 2024; 15: 1441820. doi: 10.3389/fimmu.2024.1441820.Stavrou M., Constantinidou A. Tumor associated macrophages in breast cancer progression: implications and clinical relevance. Front Immunol. 2024; 15: 1441820. doi: 10.3389/fimmu.2024.1441820.Pan Y., Yu Y., Wang X., Zhang T. Tumor-Associated Macrophages in Tumor Immunity. Front Immunol. 2020; 11: 583084. doi: 10.3389/fimmu.2020.583084.Pan Y., Yu Y., Wang X., Zhang T. Tumor-Associated Macrophages in Tumor Immunity. Front Immunol. 2020; 11: 583084. doi: 10.3389/fimmu.2020.583084.Han Y., Liu D., Li L. PD-1/PD-L1 pathway: current researches in cancer. Am J Cancer Res. 2020; 10(3): 727–42.Han Y., Liu D., Li L. PD-1/PD-L1 pathway: current researches in cancer. Am J Cancer Res. 2020; 10(3): 727–42.Debien V., De Caluwé A., Wang X., Piccart-Gebhart M., Tuohy V.K., Romano E., Buisseret L. Immunotherapy in breast cancer: an overview of current strategies and perspectives. NPJ Breast Cancer. 2023; 9(1): 7. doi: 10.1038/s41523-023-00508-3.Debien V., De Caluwé A., Wang X., Piccart-Gebhart M., Tuohy V.K., Romano E., Buisseret L. Immunotherapy in breast cancer: an overview of current strategies and perspectives. NPJ Breast Cancer. 2023; 9(1): 7. doi: 10.1038/s41523-023-00508-3.Tashireva L.A., Kalinchuk A.Y., Gerashchenko T.S., Menyailo M., Khozyainova A., Denisov E.V., Perelmuter V.M. Spatial Profile of Tumor Microenvironment in PD-L1-Negative and PD-L1-Positive TripleNegative Breast Cancer. Int J Mol Sci. 2023; 24(2): 1433. doi: 10.3390/ijms24021433.Tashireva L.A., Kalinchuk A.Y., Gerashchenko T.S., Menyailo M., Khozyainova A., Denisov E.V., Perelmuter V.M. Spatial Profile of Tumor Microenvironment in PD-L1-Negative and PD-L1-Positive TripleNegative Breast Cancer. Int J Mol Sci. 2023; 24(2): 1433. doi: 10.3390/ijms24021433.Schütz F., Stefanovic S., Mayer L., von Au A., Domschke C., Sohn C. PD-1/PD-L1 Pathway in Breast Cancer. Oncol Res Treat. 2017; 40(5): 294–97. doi: 10.1159/000464353.Schütz F., Stefanovic S., Mayer L., von Au A., Domschke C., Sohn C. PD-1/PD-L1 Pathway in Breast Cancer. Oncol Res Treat. 2017; 40(5): 294–97. doi: 10.1159/000464353.Waibl Polania J., Hoyt-Miggelbrink A., Tomaszewski W.H., Wachsmuth L.P., Lorrey S.J., Wilkinson D.S., Lerner E., Woroniecka K., Finlay J.B., Ayasoufi K., Fecci P.E. Antigen presentation by tumor-associated macrophages drives T cells from a progenitor exhaustion state to terminal exhaustion. Immunity. 2025; 58(1): 232–246.e6. doi: 10.1016/j.immuni.2024.11.026.Waibl Polania J., Hoyt-Miggelbrink A., Tomaszewski W.H., Wachsmuth L.P., Lorrey S.J., Wilkinson D.S., Lerner E., Woroniecka K., Finlay J.B., Ayasoufi K., Fecci P.E. Antigen presentation by tumor-associated macrophages drives T cells from a progenitor exhaustion state to terminal exhaustion. Immunity. 2025; 58(1): 232–246.e6. doi: 10.1016/j.immuni.2024.11.026.Koh J., Lee D., Kim S., Song S.G., Han B., Jeong H., Kim Y.A., Keam B., Lee S.H., Kim K., Jeon Y.K., Chung D.H. Spatially Resolved Whole-Transcriptomic and Proteomic Profiling of Lung Cancer and Its Immune Microenvironment According to PD-L1 Expression. Cancer Immunol Res. 2024; 12(12): 1753–64. doi: 10.1158/2326-6066.CIR-24-0071.Koh J., Lee D., Kim S., Song S.G., Han B., Jeong H., Kim Y.A., Keam B., Lee S.H., Kim K., Jeon Y.K., Chung D.H. Spatially Resolved Whole-Transcriptomic and Proteomic Profiling of Lung Cancer and Its Immune Microenvironment According to PD-L1 Expression. Cancer Immunol Res. 2024; 12(12): 1753–64. doi: 10.1158/2326-6066.CIR-24-0071.Larroquette M., Guegan J.P., Besse B., Cousin S., Brunet M., Le Moulec S., Le Loarer F., Rey C., Soria J.C., Barlesi F., Bessede A., Scoazec J.Y., Soubeyran I., Italiano A. Spatial transcriptomics of macrophage infiltration in non-small cell lung cancer reveals determinants of sensitivity and resistance to anti-PD1/PD-L1 antibodies. J Immunother Cancer. 2022; 10(5): e003890. doi: 10.1136/jitc-2021-003890.Larroquette M., Guegan J.P., Besse B., Cousin S., Brunet M., Le Moulec S., Le Loarer F., Rey C., Soria J.C., Barlesi F., Bessede A., Scoazec J.Y., Soubeyran I., Italiano A. Spatial transcriptomics of macrophage infiltration in non-small cell lung cancer reveals determinants of sensitivity and resistance to anti-PD1/PD-L1 antibodies. J Immunother Cancer. 2022; 10(5): e003890. doi: 10.1136/jitc-2021-003890.Wen Z., Sun H., Zhang Z., Zheng Y., Zheng S., Bin J., Liao Y., Shi M., Zhou R., Liao W. High baseline tumor burden-associated macrophages promote an immunosuppressive microenvironment and reduce the efficacy of immune checkpoint inhibitors through the IGFBP2-STAT3PD-L1 pathway. Cancer Commun (Lond). 2023; 43(5): 562–81. doi: 10.1002/cac2.12420.Wen Z., Sun H., Zhang Z., Zheng Y., Zheng S., Bin J., Liao Y., Shi M., Zhou R., Liao W. High baseline tumor burden-associated macrophages promote an immunosuppressive microenvironment and reduce the efficacy of immune checkpoint inhibitors through the IGFBP2-STAT3PD-L1 pathway. Cancer Commun (Lond). 2023; 43(5): 562–81. doi: 10.1002/cac2.12420.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.