外泌體PD-L1在腫瘤發(fā)展和免疫治療中的作用

   程序性死亡配體1(PD-L1)是一種I型跨膜蛋白，與其受體PD-1結(jié)合，抑制T細(xì)胞的活化，從而維持免疫穩(wěn)態(tài)。而腫瘤細(xì)胞高表達(dá)PD-L1與活化的T細(xì)胞上表達(dá)的PD-1受體結(jié)合則導(dǎo)致免疫逃逸?？筆D-1/PD-L1免疫檢查點(diǎn)療法阻斷PD-1/PD-L1的結(jié)合以使衰竭的T細(xì)胞恢復(fù)活力，從而抑制腫瘤生長(zhǎng)。外泌體是一種具有生物活性的脂質(zhì)雙層納米微囊，由不同類(lèi)型的細(xì)胞分泌，介導(dǎo)細(xì)胞間的信號(hào)傳遞。大量研究表明，腫瘤細(xì)胞能夠通過(guò)釋放外泌體促進(jìn)腫瘤上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化、血管生成和免疫逃逸。最近的研究表明，腫瘤來(lái)源的外泌體可以在與細(xì)胞表面相同的膜拓?fù)渲袛y帶PD-L1，從而抵抗免疫檢查點(diǎn)治療。
   近期，一篇名為“The role of exosomal PD-L1 in tumor progression and immunotherapy”的綜述在Molecular Cancer上發(fā)表，總結(jié)了至今為止對(duì)外泌體PD-L1的相關(guān)研究成果。

   在這篇綜述中，主要討論了外泌體在腫瘤進(jìn)展調(diào)控中的作用以及通過(guò)外泌體PD-L1進(jìn)行免疫治療的潛在耐藥機(jī)制，并且認(rèn)為外泌體PD-L1可能有潛力成為克服抗PD-1/PD-L1抗體治療耐藥性的靶點(diǎn)。
一、外泌體在腫瘤進(jìn)程中的調(diào)節(jié)作用
1. 外泌體抑制腫瘤進(jìn)展
   在腫瘤微環(huán)境中，外泌體可能介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)通訊和免疫調(diào)節(jié)。腫瘤衍生外泌體(TEXs)和免疫細(xì)胞衍生外泌體(IEXs)通過(guò)將抗原轉(zhuǎn)移到抗原呈遞細(xì)胞(APCs)，從而激活CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞，增強(qiáng)抗腫瘤反應(yīng)而抑制腫瘤進(jìn)展，從而激活免疫應(yīng)答。此外，還描述了另一種涉及誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的替代作用模式。最新的研究發(fā)現(xiàn)，TEXs和IEXs可以作為腫瘤治療的監(jiān)測(cè)標(biāo)志物，取代檢測(cè)T淋巴細(xì)胞和進(jìn)行腫瘤活檢。

                                       表一 腫瘤細(xì)胞衍生的外泌體在腫瘤進(jìn)展中的調(diào)節(jié)作用

                                       表二 免疫細(xì)胞衍生的外泌體在腫瘤進(jìn)展中的調(diào)節(jié)作用

   來(lái)自間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cells，MSCs)的外泌體同樣也擁有抑制腫瘤發(fā)展的作用。MSC衍生的外泌體對(duì)涉及不同免疫細(xì)胞(如T細(xì)胞和B細(xì)胞)的免疫反應(yīng)具有強(qiáng)大的調(diào)節(jié)作用。已經(jīng)證明人脂肪MSC衍生的外泌體通過(guò)誘導(dǎo)BAX和CASP3/9的表達(dá)，同時(shí)降低BCL2的水平，抑制A2780和SKOV-3人卵巢癌細(xì)胞的增殖和菌落形成能力；從人臍帶MSC衍生的細(xì)胞外小泡(EVS)中獲得了類(lèi)似的結(jié)果。

2.外泌體促進(jìn)腫瘤進(jìn)展
腫瘤的生長(zhǎng)與多種生長(zhǎng)因子受體和信號(hào)傳導(dǎo)途徑有關(guān)。這些受體通過(guò)激活或磷酸化細(xì)胞內(nèi)激酶結(jié)構(gòu)域，通過(guò)Akt、PKC/PKB和ERK激酶途徑觸發(fā)下游信號(hào)通路，從而導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的增殖和遷移。
IEXs表達(dá)的分子，如FasL和pMHCⅡ，與T細(xì)胞相互作用，觸發(fā)共抑制信號(hào)，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。TEXs具有與IEXs類(lèi)似的作用。TEXs中的內(nèi)容物具有上調(diào)髓系細(xì)胞PD-L1表達(dá)的能力，通過(guò)PD-1/PD-L1信號(hào)通路抑制T細(xì)胞的功能。外泌體MHC I可通過(guò)誘導(dǎo)T細(xì)胞的第一信號(hào)激活來(lái)促進(jìn)這種抑制功能。最近的研究表明，外泌體可以攜帶PD-L1在其表面，并已被證明在腫瘤的發(fā)展中起關(guān)鍵作用。

二、PD-L1表達(dá)上調(diào)誘導(dǎo)免疫逃逸促進(jìn)腫瘤發(fā)展
1.細(xì)胞表達(dá)的PD-L1在抑制抗腫瘤免疫反應(yīng)中的作用
   PD-L1在不同類(lèi)型的癌癥和非癌癥細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，如巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞。其受體PD-1主要表達(dá)于活化的CD4+和CD8+T細(xì)胞、B細(xì)胞、單核細(xì)胞和MDSCs。腫瘤免疫逃逸的重要機(jī)制之一是腫瘤細(xì)胞表面表達(dá)的PD-L1與T細(xì)胞上的PD-1結(jié)合，導(dǎo)致免疫檢查點(diǎn)反應(yīng)。在正常情況下，活化的抗原特異性細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞可以識(shí)別腫瘤細(xì)胞并對(duì)其產(chǎn)生直接反應(yīng)。而PD-L1過(guò)表達(dá)的腫瘤細(xì)胞具有特殊的生存能力，逃脫免疫系統(tǒng)的監(jiān)視，然后侵入鄰近組織。最近的研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞有可能控制PD-L1溶酶體降解的分子機(jī)制(HIP1R的耗竭)，導(dǎo)致其在細(xì)胞內(nèi)蓄積并誘導(dǎo)免疫耐受。
   同時(shí)有研究表明，腫瘤微環(huán)境中免疫細(xì)胞的浸潤(rùn)可能與PD-L1在其表面的呈現(xiàn)有關(guān)。在腫瘤缺氧微環(huán)境中，MDSCs表面PD-L1表達(dá)增加，PD-L1水平的變化可用于評(píng)價(jià)高氧治療的療效。此外，在細(xì)胞表面過(guò)度表達(dá)PD-L1的TAMs可能抑制細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞的功能。另一種假設(shè)表明，TAM受體Tyro3，AX1和MerTK可以上調(diào)乳腺癌細(xì)胞系PDL1的表達(dá)。此外，干擾素-γ可以促進(jìn)黑色素瘤細(xì)胞釋放的外生體上表達(dá)的PD-L1水平。
2.外泌體PD-L1參與誘導(dǎo)免疫逃逸以促進(jìn)腫瘤進(jìn)展
   先前的研究證實(shí)PD-L1存在于人尿或血漿的外泌體中。流式細(xì)胞術(shù)和免疫熒光結(jié)果表明PD-L1不僅存在于囊泡表面，而且存在于囊泡樣結(jié)構(gòu)中。PD-L1可以在Rab27a和nSMase2的幫助下特異性包裝成外泌體。敲除腫瘤細(xì)胞中的Rab27a和nSMase2會(huì)導(dǎo)致分泌部分中PD-L1的丟失。研究人員使用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)外源體PD-L1與細(xì)胞表面PD-L1具有相同的膜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。最近的報(bào)道可視地指出，外源體PD-L1可以在體外和體內(nèi)以劑量依賴(lài)的方式轉(zhuǎn)移到有或沒(méi)有PD-L1表達(dá)的其他細(xì)胞。盡管髓系細(xì)胞上PD-L1的表達(dá)在誘導(dǎo)免疫抑制中起關(guān)鍵作用，但目前還沒(méi)有關(guān)于髓系細(xì)胞來(lái)源的外體型PD-L1的研究報(bào)道。

                                          表三 外泌體PD-L1在腫瘤進(jìn)展中的作用

3.外泌體PD-L1通過(guò)直接與抗PD-L1抗體結(jié)合介導(dǎo)免疫治療抗性
   腫瘤的免疫治療大致可以分為兩種不同的類(lèi)型：體細(xì)胞免疫治療和免疫檢查點(diǎn)抑制劑治療。免疫檢查點(diǎn)抑制治療包括抗CTLA-4 mAb、抗PD-1 mAb和抗PD-L1 mAb。一項(xiàng)研究表明，抗PD-1/PD-L1的單克隆抗體在不同類(lèi)型的癌癥患者中顯示出顯著的療效，例如非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)、HNSCC、黑色素瘤、結(jié)直腸癌和乳腺癌。然而，一些實(shí)體腫瘤，如前列腺癌，已被證明對(duì)抗PD-L1療法具有抗藥性。PD-1/PD-L1阻斷可以激活T細(xì)胞，諸多研究結(jié)果證明外泌體PD-L1在抗PD-L1/PD-1治療中起重要作用。不止外泌體PD-L1, PD-L1剪接變異體也在腫瘤的進(jìn)展中起著重要的作用。分泌PD-L1剪接變異體患者的細(xì)胞能夠競(jìng)爭(zhēng)性地與PD-L1抗體結(jié)合，從而導(dǎo)致治療耐藥性。最近的數(shù)據(jù)表明，腫瘤和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)衍生的在其表面攜帶CTLA-4的外泌體可能干擾ipilimumab的免疫治療。這些結(jié)果表明，外泌體上攜帶的分子可能是患者產(chǎn)生治療耐藥性的一種新機(jī)制，并可能成為腫瘤診斷的潛在生物標(biāo)志物。

圖一 外泌體PD-L1有助于抵抗免疫檢查點(diǎn)治療。（1）腫瘤來(lái)源的外泌體上調(diào)髓樣細(xì)胞PD-L1的表達(dá)和細(xì)胞因子的產(chǎn)生，從而抑制T細(xì)胞的功能。（2）腫瘤表面表達(dá)的PD-L1直接與T細(xì)胞上的PD-1結(jié)合，誘導(dǎo)免疫檢查點(diǎn)反應(yīng)。檢查點(diǎn)反應(yīng)可以抑制T細(xì)胞的活化，使T細(xì)胞功能失調(diào)，從而抑制抗腫瘤免疫。（3）免疫檢查點(diǎn)治療可以釋放被檢查點(diǎn)阻斷所限制的T細(xì)胞，使免疫應(yīng)答恢復(fù)活力。（4）外體PD-L1在細(xì)胞表面具有與PD-L1相同的膜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可抑制T細(xì)胞功能，導(dǎo)致免疫檢查點(diǎn)治療失敗。

4.外泌體PD-L1可作為腫瘤生物標(biāo)志物
   對(duì)外泌體的研究逐漸從將外泌體用作靶向腫瘤細(xì)胞的基因工程疫苗轉(zhuǎn)向用作腫瘤診斷標(biāo)記。在過(guò)去的幾十年中，許多研究人員致力于在外泌體中尋找生物標(biāo)記物，以特異性地檢測(cè)或預(yù)測(cè)疾病。外泌體可以表達(dá)在親本細(xì)胞膜上檢測(cè)到的各種功能相關(guān)分子。頭頸癌癥或黑色素瘤患者的預(yù)后隨外泌體PD-L1水平的不同而不同。在接受治療之前，對(duì)抗PD-1抗體有反應(yīng)的患者外泌體PD-L1水平高于無(wú)反應(yīng)者。在接受治療后，有反應(yīng)者的外體PD-L1的倍數(shù)變化比無(wú)反應(yīng)者更顯著。因此，外體PD-L1可能是臨床免疫治療的生物標(biāo)志物，用于在治療前檢測(cè)患者血液中的PD-L1水平。另一項(xiàng)研究表明，血清中PD-L1+外顯體的檢測(cè)與胰腺導(dǎo)管腺癌患者的不良預(yù)后相關(guān)。進(jìn)一步的研究表明，PD-L1+外泌體中包含的miR-21有可能成為區(qū)分非小細(xì)胞肺癌患者和健康對(duì)照之間差異的生物標(biāo)志物。今后，在抗PD-1/PD-L1免疫檢查點(diǎn)治療的過(guò)程中，不僅要考慮細(xì)胞表面的PD-L1，還要考慮外泌體的PD-L1。
總結(jié)：
   總之，腫瘤來(lái)源的外泌體和免疫細(xì)胞來(lái)源的外泌體在腫瘤進(jìn)展中起著雙重作用。外泌體可以抑制腫瘤的生長(zhǎng)，但尚不能利用其完全根除腫瘤。將外體PD-L1應(yīng)用于非侵入性“液體活檢”作為癌癥生物標(biāo)志物的研究正在進(jìn)行。