Nature重磅！癌細(xì)胞釋放的外泌體攜帶PD-L1遠(yuǎn)程干擾抗免疫細(xì)胞，控制免疫系統(tǒng)

腫瘤免疫逃逸(Tumor immune escape)是指腫瘤細(xì)胞通過多種機(jī)制逃避機(jī)體免疫系統(tǒng)識別和攻擊，從而得以在體內(nèi)生存和增殖。例如偽裝成正常細(xì)胞，或者直接抑制免疫細(xì)胞的功能。傳統(tǒng)思想認(rèn)為，免疫細(xì)胞只有進(jìn)入腫瘤內(nèi)部才會被癌細(xì)胞打擊。然而，近期，來自賓夕法尼亞大學(xué)的徐小威教授與郭巍教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊揭示，腫瘤內(nèi)的癌細(xì)胞會產(chǎn)生攜帶壓制T細(xì)胞活性的PD-L1的外泌體，直接散播到全身各處，通過免疫細(xì)胞對人體的免疫系統(tǒng)進(jìn)行全面的打擊和壓制。

這項研究于今年8月在《Nature》雜志上發(fā)表，題為“Exosomal PD-L1 contributes to immunosuppression and is associated with anti-PD-1 response”。揭示了腫瘤細(xì)胞系統(tǒng)抑制免疫系統(tǒng)的機(jī)制，并為外泌體PD-L1作為抗PD-1治療的預(yù)測因子的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。

摘要：

腫瘤細(xì)胞表面的程序性死亡配體1(PD-L1)和T細(xì)胞表面的程序性死亡受體1(PD-1)相互作用，誘發(fā)免疫檢查點反應(yīng)，導(dǎo)致免疫效應(yīng)細(xì)胞失活。腫瘤細(xì)胞則通過上調(diào)PD-L1的表面表達(dá)來逃避免疫監(jiān)測?？筆D-1抗體在治療腫瘤方面顯示出很好的前景，包括轉(zhuǎn)移性黑色素瘤。但是，患者的反應(yīng)率很低。所以需要更好地了解PD-L1介導(dǎo)的免疫逃避，以預(yù)測患者反應(yīng)并提高治療效果。該研究報道了轉(zhuǎn)移性黑色素瘤釋放細(xì)胞外囊泡，主要是外泌體，其表面攜帶PD-L1。用干擾素-γ（IFN-γ）刺激增加了這些囊泡上PD-L1的量，這抑制了CD8 T細(xì)胞的功能并促進(jìn)腫瘤生長。在患有轉(zhuǎn)移性黑素瘤的患者中，循環(huán)外泌體PD-L1的水平與IFN-γ的水平呈正相關(guān)，并且在抗PD-1療法的過程中變化。在治療的早期階段，循環(huán)外泌體PD-L1的增加幅度可作為腫瘤細(xì)胞對T細(xì)胞更新的適應(yīng)性反應(yīng)的指標(biāo)，從而區(qū)分臨床應(yīng)答者與非應(yīng)答者。研究揭示了腫瘤細(xì)胞系統(tǒng)性抑制免疫系統(tǒng)的機(jī)制，并為外泌體PD-L1作為抗PD-1治療預(yù)測因子的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。

研究結(jié)果：

圖1 黑素瘤細(xì)胞來源外泌體表面的PD-L1表達(dá)和IFN-γ對它的調(diào)控。

a， WM9 細(xì)胞分泌的外泌體電鏡圖。 b, 泌體的納米粒子跟蹤分析（NTA）。 c, 反向蛋白芯片（RPPA）分析數(shù)據(jù)顯示原發(fā)性或轉(zhuǎn)移性黑素瘤細(xì)胞系外泌體中PD-L1的水平(n = 3, WM1552C, WM902B, A375, WM164);n = 4 WM35, WM793, uac -903, WM9)。 d，整個細(xì)胞裂解液 (W)和不同轉(zhuǎn)移性黑色素瘤細(xì)胞分泌的外泌體（E）中PD-L1的WB結(jié)果。e, 抗PD-L1抗體標(biāo)記的WM9細(xì)胞來源外泌體的TEM圖像。 f, ELISA的示意圖(左)，從指定細(xì)胞類型中分離出來的外泌體表面的PD-L1濃度(右) 。 g, ELISA檢測揭示 IFN-γ處理后黑素瘤細(xì)胞來源外泌體表面的 PD-L1濃度增加。h, IFN-γ 或 PD-L1抗體處理黑素瘤細(xì)胞后 PD-l 與外泌體的結(jié)合結(jié)合能力增加。I, Western blot 顯示IFN-γ處理后外泌體表面的 PD-L1表達(dá)增加。

圖2 循環(huán)外泌體的PD-L1水平將轉(zhuǎn)移性黑色素瘤患者與健康捐贈者區(qū)分開來。

a, 示意圖顯示，ELISA檢測人黑色素瘤異種移植小鼠中血漿來源外泌體表面人PD-L1 的表達(dá). b, ELISA顯示，人黑色素瘤異種移植小鼠的血漿來源外泌體 表面PD-L1的表達(dá) 高于對照小鼠的。 c, 血漿外泌體PD-L1濃度與腫瘤大小成正相關(guān)。 d–f, ELISA顯示循環(huán)外泌體PD-L1 能顯著區(qū)分黑素瘤患者（n=44）和健康者(n=11)： (d), 泌體PD-L1 (e) 總 PD-L1 (f) 胞外囊泡。 g, ROC曲線分析,顯示外泌體PD-L1能區(qū)分轉(zhuǎn)移性黑色素瘤患者與健康者。

圖3 外泌體 PD-L1抑制 CD8 T 細(xì)胞，在體內(nèi)外促進(jìn)黑素瘤進(jìn)程 。

a,表達(dá)外源性PD-L1 的MEL624細(xì)胞分泌的外泌體，顯著抑制 CD8+T細(xì)胞的增殖，細(xì)胞因子產(chǎn)生和細(xì)胞毒性(左上直方圖顯示，CFSE-標(biāo)記的外周血CD8+T細(xì)胞；左中等高線輪廓圖顯示外周血CD8+T細(xì)胞Ki-67的表；左下顯示外周血CD8+T細(xì)胞granzyme B的表達(dá)。b, 來自親代B16-F10細(xì)胞的外泌體的注射促進(jìn)了PD-L1(KD) B16-F10細(xì)胞腫瘤的生長，用抗PD-L1抗體預(yù)處理外泌體則抑制了這種作用，而IgG亞型或cd63阻斷抗體沒有這一效果。（b圖為 PD-L1(KD)B16-F10腫瘤生長曲線）。c，注射外泌體后，腫瘤浸潤的CD8 T淋巴細(xì)胞(TILs)的數(shù)量明顯減少。

圖4 循環(huán)外泌體PD-L1 水平顯著區(qū)分應(yīng)答pembrolizumab的患者（n=21）和非響應(yīng)患者(n=23)。

a–d, 比較兩種患者的PD-L1水平：（a）外泌體 PD-L1, (b) 總 PD-L1, (c) 微囊泡 PD-L1, (d) 去除胞外囊泡后檢測到的PD-L1。e, 高、低PD-L1水平的循環(huán)外泌體預(yù)處理病人的客觀緩解率(ORR,Objective Response Rate) 分析。f, g, 皮爾森相關(guān)系數(shù)分析顯示，IFN-γ水平(f,n = 27)或腫瘤大小(g,n = 39)與黑色素瘤患者的血漿外泌體PD-L1水平都成正相關(guān)。H,I,j, pembrolizumab治療后響應(yīng)患者在6周內(nèi)血漿外泌體PD-L1水平升高 (n = 39)。 K, I-O: ROC曲線和ORR分析顯示，在治療3 - 6周內(nèi)外泌體PD-L1的最大差異倍數(shù)（響應(yīng)患者的外泌體PD-L1水平與非響應(yīng)患者的比）比其他PDL-1更能區(qū)分臨床應(yīng)答者與非應(yīng)答者。