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后和生存率。然而,雖然患者通常對免疫治療反應良好,但一定比例的患者出現(xiàn)了對這些治療的耐藥性。

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

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

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,其來源不同且更復雜。外泌體幾乎可以由所有類型的細胞分泌,包括免疫細胞、血液細胞、神經(jīng)元細胞、上皮細胞以及癌細胞。它們含有通過生物發(fā)生過程從原始細胞中保留下來的蛋白質(zhì)。

外泌體最終可進入循環(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胞的代謝。第一種是外泌體表面蛋白與靶細胞受體的直接相互作用。第二種是內(nèi)容物的內(nèi)化,在與目標細胞的質(zhì)膜融合后,或通過內(nèi)吞、巨噬細胞吞噬。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體細胞之間傳遞信息。它們通過調(diào)節(jié)細胞的生存能力、狀態(tài)和功能,更普遍地參與細胞和組織的內(nèi)環(huán)境平衡,并且它們可以顯著地介導組織修復。外泌體也有助于腫瘤的發(fā)生和發(fā)展,包括正常細胞轉化為惡性細胞以及血管生成。

腫瘤來源的外泌體(TEX)是腫瘤細胞的首選信使,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)皮細胞,參與腫瘤血管化。此外,外顯體在轉移和癌癥復發(fā)中起著主導作用。它們能顯著促進上皮-間質(zhì)轉化(EMT),腫瘤干細胞(CSCs)衍生的Tex有助于產(chǎn)生遷移和侵襲性腫瘤表型,并促進轉移前部位的血管降解,尤其是通過重塑細胞外基質(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、參與細胞外基質(zhì)降解的蛋白水解酶或整合素,其表達對維持CSC表型起決定性作用。轉移性腫瘤外泌體也攜帶EMT誘導因子,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中免疫細胞的功能。TEX可減少T細胞的增殖,并抑制NK細胞的細胞毒性功能。一些研究表明,TEX刺激腫瘤部位的巨噬細胞浸潤,并使其極化為腫瘤前M2樣或TAM(腫瘤相關巨噬細胞)表型,從而促進腫瘤進展。

TEX還可以減少樹突狀細胞(DC)的增殖、成熟和功能。TEX已被證明對髓系來源抑制細胞(MDSC)的擴增、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

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表達于外泌體表面和內(nèi)部, TEX結合的PD-L1可以抑制T細胞介導的免疫并增強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。這些結果可以解釋外泌體PD-L1比其可溶性形式具有更強的免疫抑制作用。        

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

此外,來自前列腺癌和黑色素瘤的TEX結合的PD-L1能夠移動到腫瘤的引流淋巴結并抑制那里的T細胞活化,導致T細胞耗竭。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結腸癌和TRAMP-C2前列腺癌小鼠模型中也發(fā)現(xiàn)了類似的結果。

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

外泌體與TIM-3

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

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

此外,NPC細胞或CD33+髓系細胞暴露于TEX結合的gal-9可下調(diào)STING,STING是I型IFN信號傳導中的關鍵銜接蛋白。這刺激了幾種細胞因子的產(chǎn)生,特別是IL-6和IL-1β。這些細胞因子促進了髓樣細胞向MDSC的分化,并促進了它們向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結合的CD73/CD39能夠將ATP轉化為腺苷,間皮瘤細胞的TEX結合的CD73/CD39已被證明通過腺苷與A2R受體的結合抑制T細胞活化。此外,TEX結合的CD73也能夠在CD73低表達或無表達的免疫細胞中擴增腺苷的產(chǎn)生。例如,TEX結合的CD73與Treg和DC上的CD39結合增加了ATP向腺苷的轉化。同時,已經(jīng)證明表達前列腺素E2(PGE2)的外泌體可以與DC上的PGE2受體(EP2,EP4)相互作用,并導致后者產(chǎn)生CD73,從而增加腺苷的產(chǎn)生。這

TEX結合的CD73/CD39也可作用于巨噬細胞。據(jù)報道,在HNSCC中,TEX結合CD73/CD39產(chǎn)生的腺苷促進A2BR介導的巨噬細胞的M2型極化,從而導致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

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

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

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

小結

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

參考文獻:

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