前言

近年來,免疫療法改變了癌癥的治療模式,抗PD-1/PD-L1等免疫檢查點(diǎn)抑制劑(ICIs)在癌癥治療中的重要性日益增加,大大改善了患者的預(yù)后和生存率。然而,雖然患者通常對免疫治療反應(yīng)良好,但一定比例的患者出現(xiàn)了對這些治療的耐藥性。

腫瘤耐藥性非常復(fù)雜,涉及不同的機(jī)制,其中外泌體是幾乎所有細(xì)胞(包括腫瘤細(xì)胞)分泌的囊泡,已被證明是這種耐藥性的關(guān)鍵因素。腫瘤細(xì)胞釋放的外泌體在整個(gè)腫瘤微環(huán)境中傳播腫瘤的免疫抑制特性,并參與建立轉(zhuǎn)移生態(tài)。

這些外泌體蛋白可能提供關(guān)于腫瘤生長和耐藥機(jī)制的關(guān)鍵信息,可能是改善癌癥治療中需要克服的下一個(gè)重大挑戰(zhàn)。因此,了解這些外泌體蛋白對多種免疫細(xì)胞的免疫抑制作用,將有助于指導(dǎo)我們?nèi)绾未龠M(jìn)免疫治療和指導(dǎo)治療決策,克服目前免疫檢查點(diǎn)抑制劑的耐藥性。

外泌體概述

1981年,外泌體首次被描述為由不同細(xì)胞類型在體外分泌的納米囊泡,其脂質(zhì)成分不同于質(zhì)膜,表明與簡單的膜出芽相比,其來源不同且更復(fù)雜。外泌體幾乎可以由所有類型的細(xì)胞分泌,包括免疫細(xì)胞、血液細(xì)胞、神經(jīng)元細(xì)胞、上皮細(xì)胞以及癌細(xì)胞。它們含有通過生物發(fā)生過程從原始細(xì)胞中保留下來的蛋白質(zhì)。

外泌體最終可進(jìn)入循環(huán),并已在多種生物液體(如血液、尿液、唾液或母乳)中檢測到,也可在惡性積液(如胸水和腹水)中檢測到。已有研究表明,外顯體還可以包含miRNA、信使RNA,甚至長的非編碼RNA,它們顯著參與外泌體的調(diào)節(jié)作用。

外顯體的生物活性物質(zhì)可以通過兩種主要方式影響受體細(xì)胞的代謝。第一種是外泌體表面蛋白與靶細(xì)胞受體的直接相互作用。第二種是內(nèi)容物的內(nèi)化,在與目標(biāo)細(xì)胞的質(zhì)膜融合后,或通過內(nèi)吞、巨噬細(xì)胞吞噬。外泌體具有重要的臨床意義,尤其是在腫瘤中。

外泌體在腫瘤和免疫中的作用

外泌體的主要作用是在有機(jī)體細(xì)胞之間傳遞信息。它們通過調(diào)節(jié)細(xì)胞的生存能力、狀態(tài)和功能,更普遍地參與細(xì)胞和組織的內(nèi)環(huán)境平衡,并且它們可以顯著地介導(dǎo)組織修復(fù)。外泌體也有助于腫瘤的發(fā)生和發(fā)展,包括正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化為惡性細(xì)胞以及血管生成。

腫瘤來源的外泌體(TEX)是腫瘤細(xì)胞的首選信使,通過直接激活信號通路如PI3K/AKT或MAPK/ERK來促進(jìn)腫瘤生長。TEX還可以通過攜帶促血管生成因子,如IL-8、VEGF、MMP-2或miR-21-5p,并重新編程內(nèi)皮細(xì)胞,參與腫瘤血管化。此外,外顯體在轉(zhuǎn)移和癌癥復(fù)發(fā)中起著主導(dǎo)作用。它們能顯著促進(jìn)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT),腫瘤干細(xì)胞(CSCs)衍生的Tex有助于產(chǎn)生遷移和侵襲性腫瘤表型,并促進(jìn)轉(zhuǎn)移前部位的血管降解,尤其是通過重塑細(xì)胞外基質(zhì)。

外顯體的這種影響以多種方式發(fā)揮作用,如攜帶基質(zhì)金屬蛋白酶、參與細(xì)胞外基質(zhì)降解的蛋白水解酶或整合素,其表達(dá)對維持CSC表型起決定性作用。轉(zhuǎn)移性腫瘤外泌體也攜帶EMT誘導(dǎo)因子,如波形蛋白、膜聯(lián)蛋白2和酪蛋白激酶II。

TEX還通過在其表面表達(dá)免疫抑制或促凋亡分子(如Fas配體、PD-L1和IL-10)來調(diào)節(jié)TME中免疫細(xì)胞的功能。TEX可減少T細(xì)胞的增殖,并抑制NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性功能。一些研究表明,TEX刺激腫瘤部位的巨噬細(xì)胞浸潤,并使其極化為腫瘤前M2樣或TAM(腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞)表型,從而促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。

TEX還可以減少樹突狀細(xì)胞(DC)的增殖、成熟和功能。TEX已被證明對髓系來源抑制細(xì)胞(MDSC)的擴(kuò)增、存活和免疫抑制功能有積極影響。此外,TEX激活的MDSC能夠使單核細(xì)胞極化為M2表型,有利于形成促腫瘤的微環(huán)境。最后,最近發(fā)現(xiàn)TEX含有免疫檢查點(diǎn)蛋白,如PD-L1、TIM-3或CD73/CD39,這表明其在ICI耐藥中具有潛在功能。

外泌體和免疫檢查點(diǎn)

外泌體與PD-L1

最近的臨床研究表明,PD-L1在多種癌癥(胃癌、乳腺癌、胰腺癌、口腔食管癌、HNSCC、NSCLC和黑色素瘤)患者血漿中純化的外顯體中檢測到。PD-L1表達(dá)于外泌體表面和內(nèi)部, TEX結(jié)合的PD-L1可以抑制T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫并增強(qiáng)不同腫瘤類型的腫瘤生長。此外,研究表明,PD-L1和MHC-I的存在是外泌體發(fā)揮免疫抑制活性所必需的。這些結(jié)果可以解釋外泌體PD-L1比其可溶性形式具有更強(qiáng)的免疫抑制作用。        

在不同類型的癌癥中,TEX結(jié)合的PD-L1抑制CD4+和CD8+T細(xì)胞活化和增殖,導(dǎo)致T細(xì)胞失能。這種效應(yīng)涉及IL-2、IFN-γ和顆粒酶B的分泌減少。同時(shí),TEX結(jié)合的PD-L1可誘導(dǎo)CD8+T細(xì)胞凋亡,并以劑量依賴性方式增強(qiáng)T-regs的抑制活性。此外,來自HNSCC的TEX結(jié)合PD-L1能夠減少CD4+和CD8+T細(xì)胞向腫瘤部位的遷移,降低腫瘤細(xì)胞免疫反應(yīng)的壓力。

此外,來自前列腺癌和黑色素瘤的TEX結(jié)合的PD-L1能夠移動到腫瘤的引流淋巴結(jié)并抑制那里的T細(xì)胞活化,導(dǎo)致T細(xì)胞耗竭。在乳腺腫瘤模型中,通過Rab27敲除抑制外泌體分泌,消除TEX結(jié)合的PD-L1,提高了抗PD-1治療的效率,抑制了腫瘤生長。在MC38結(jié)腸癌和TRAMP-C2前列腺癌小鼠模型中也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果。

總之,這些數(shù)據(jù)表明外泌體結(jié)合的PD-L1能夠抑制腫瘤內(nèi)和遠(yuǎn)離腫瘤(淋巴結(jié)、脾臟)的T細(xì)胞,并通過這些作用促進(jìn)腫瘤進(jìn)展和免疫治療抵抗。

外泌體與TIM-3

TIM-3和gal-9在骨肉瘤、鼻咽癌(NPC)和非小細(xì)胞肺癌的TEX中被發(fā)現(xiàn)。TEX結(jié)合的TIM-3可通過影響TME細(xì)胞,尤其是吞噬細(xì)胞,參與建立促腫瘤環(huán)境。骨肉瘤細(xì)胞系MG63分泌的含TIM-3的Tex可被巨噬細(xì)胞吞噬,并誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞的M2極化。

在TIM-3激活配體中,只有g(shù)al-9被證明存在并且在TEX中起作用。Gal-9是一種C型凝集素,可在細(xì)胞內(nèi)、分泌或保留在細(xì)胞表面,通常與其他膜蛋白相關(guān)。它可以與輔助性T細(xì)胞1型(Th1)上的TIM-3相互作用,或者參與巨噬細(xì)胞的M2極化。因此,檢測到TEX結(jié)合的gal-9與惡性特征增加相關(guān)。

此外,NPC細(xì)胞或CD33+髓系細(xì)胞暴露于TEX結(jié)合的gal-9可下調(diào)STING,STING是I型IFN信號傳導(dǎo)中的關(guān)鍵銜接蛋白。這刺激了幾種細(xì)胞因子的產(chǎn)生,特別是IL-6和IL-1β。這些細(xì)胞因子促進(jìn)了髓樣細(xì)胞向MDSC的分化,并促進(jìn)了它們向TME的募集。

外泌體與CD73/CD39

外泌體天然攜帶CD73和CD39,并且這些蛋白質(zhì)存在于從癌癥患者的血漿或胸膜液中分離出來的外泌體中。TEX結(jié)合的CD73/CD39能夠?qū)�ATP轉(zhuǎn)化為腺苷,間皮瘤細(xì)胞的TEX結(jié)合的CD73/CD39已被證明通過腺苷與A2R受體的結(jié)合抑制T細(xì)胞活化。此外,TEX結(jié)合的CD73也能夠在CD73低表達(dá)或無表達(dá)的免疫細(xì)胞中擴(kuò)增腺苷的產(chǎn)生。例如,TEX結(jié)合的CD73與Treg和DC上的CD39結(jié)合增加了ATP向腺苷的轉(zhuǎn)化。同時(shí),已經(jīng)證明表達(dá)前列腺素E2(PGE2)的外泌體可以與DC上的PGE2受體(EP2,EP4)相互作用,并導(dǎo)致后者產(chǎn)生CD73,從而增加腺苷的產(chǎn)生。這

TEX結(jié)合的CD73/CD39也可作用于巨噬細(xì)胞。據(jù)報(bào)道,在HNSCC中,TEX結(jié)合CD73/CD39產(chǎn)生的腺苷促進(jìn)A2BR介導(dǎo)的巨噬細(xì)胞的M2型極化,從而導(dǎo)致IL-10、Arg-1和血管生成因子(血管生成素-1、內(nèi)皮素-1、IL-8和血小板因子4)的產(chǎn)生增加。

其它檢查點(diǎn)

CTLA-4是一種在效應(yīng)T細(xì)胞表面表達(dá)的免疫檢查點(diǎn)蛋白。不幸的是,關(guān)于CTLA-4在外泌體中的狀態(tài)知之甚少。然而,HNSCC患者血漿中TEX結(jié)合的CTLA-4和其他免疫抑制標(biāo)記物(PD-L1、COX2、CTLA-4、CD15s或CD44v3)的較高水平已被證明與活化的CD8+T細(xì)胞凋亡增加有關(guān)。

目前,關(guān)于外泌體中LAG-3的數(shù)據(jù)也很少。一些研究報(bào)告,MHC-II在外泌體中表達(dá),并且含有MHC-II+腫瘤細(xì)胞衍生的外泌體的MHC-II具有免疫刺激作用。然而,需要驗(yàn)證這些機(jī)制,以證明外泌體MHC-II是否參與逃避抗LAG-3治療。

最后,關(guān)于TIGIT,到目前為止還沒有證據(jù)表明TIGIT表達(dá)與外泌體之間存在聯(lián)系,包括其在APC或腫瘤細(xì)胞上的配體CD155和CD112。

小結(jié)

在過去的十年里,我們在了解外泌體的生物學(xué)特性及其在腫瘤領(lǐng)域的應(yīng)用方面取得了重大進(jìn)展。然而,在我們能夠完全理解TEX調(diào)節(jié)免疫和耐藥性相關(guān)的所有分子機(jī)制之前,還有很長的路要走。含有免疫檢查點(diǎn)成分的TEX作為免疫治療的新靶點(diǎn)和液體活檢的新生物標(biāo)記物在臨床應(yīng)用中具有巨大潛力。

參考文獻(xiàn):

1．Tumor-Derived Exosomes: Hidden Players inPD-1/PD-L1 Resistance． Cancers (Basel)． 2021 Sep; 13(18): 4537．