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結合，抑制T細胞的活化，從而維持免疫穩(wěn)態(tài)。而腫瘤細胞高表達PD-L1與活化的T細胞上表達的PD-1受體結合則導致免疫逃逸?？筆D-1/PD-L1免疫檢查點療法阻斷PD-1/PD-L1的結合以使衰竭的T細胞恢復活力，從而抑制腫瘤生長。外泌體是一種具有生物活性的脂質雙層納米微囊，由不同類型的細胞分泌，介導細胞間的信號傳遞。大量研究表明，腫瘤細胞能夠通過釋放外泌體促進腫瘤上皮-間質轉化、血管生成和免疫逃逸。最近的研究表明，腫瘤來源的外泌體可以在與細胞表面相同的膜拓撲中攜帶PD-L1，從而抵抗免疫檢查點治療。
   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，總結了至今為止對外泌體PD-L1的相關研究成果。

   在這篇綜述中，主要討論了外泌體在腫瘤進展調控中的作用以及通過外泌體PD-L1進行免疫治療的潛在耐藥機制，并且認為外泌體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。
一、外泌體在腫瘤進程中的調節(jié)作用
1. 外泌體抑制腫瘤進展
   在腫瘤微環(huán)境中，外泌體可能介導細胞內(nèi)通訊和免疫調節(jié)。腫瘤衍生外泌體(TEXs)和免疫細胞衍生外泌體(IEXs)通過將抗原轉移到抗原呈遞細胞(APCs)，從而激活CD4+T細胞和CD8+T細胞，增強抗腫瘤反應而抑制腫瘤進展，從而激活免疫應答。此外，還描述了另一種涉及誘導腫瘤細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)測標志物，取代檢測T淋巴細胞和進行腫瘤活檢。

                                       表一 腫瘤細胞衍生的外泌體在腫瘤進展中的調節(jié)作用

                                       表二 免疫細胞衍生的外泌體在腫瘤進展中的調節(jié)作用

   來自間充質干細胞(mesenchymal stem cells，MSCs)的外泌體同樣也擁有抑制腫瘤發(fā)展的作用。MSC衍生的外泌體對涉及不同免疫細胞(如T細胞和B細胞)的免疫反應具有強大的調節(jié)作用。已經(jīng)證明人脂肪MSC衍生的外泌體通過誘導BAX和CASP3/9的表達，同時降低BCL2的水平，抑制A2780和SKOV-3人卵巢癌細胞的增殖和菌落形成能力；從人臍帶MSC衍生的細胞外小泡(EVS)中獲得了類似的結果。

2.外泌體促進腫瘤進展
腫瘤的生長與多種生長因子受體和信號傳導途徑有關。這些受體通過激活或磷酸化細胞內(nèi)激酶結構域，通過Akt、PKC/PKB和ERK激酶途徑觸發(fā)下游信號通路，從而導致腫瘤細胞的增殖和遷移。
IEXs表達的分子，如FasL和pMHCⅡ，與T細胞相互作用，觸發(fā)共抑制信號，促進細胞凋亡。TEXs具有與IEXs類似的作用。TEXs中的內(nèi)容物具有上調髓系細胞PD-L1表達的能力，通過PD-1/PD-L1信號通路抑制T細胞的功能。外泌體MHC I可通過誘導T細胞的第一信號激活來促進這種抑制功能。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)展中起關鍵作用。

二、PD-L1表達上調誘導免疫逃逸促進腫瘤發(fā)展
1.細胞表達的PD-L1在抑制抗腫瘤免疫反應中的作用
   PD-L1在不同類型的癌癥和非癌癥細胞中表達上調，如巨噬細胞、單核細胞和腫瘤細胞。其受體PD-1主要表達于活化的CD4+和CD8+T細胞、B細胞、單核細胞和MDSCs。腫瘤免疫逃逸的重要機制之一是腫瘤細胞表面表達的PD-L1與T細胞上的PD-1結合，導致免疫檢查點反應。在正常情況下，活化的抗原特異性細胞毒性T淋巴細胞可以識別腫瘤細胞并對其產(chǎn)生直接反應。而PD-L1過表達的腫瘤細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)，腫瘤細胞有可能控制PD-L1溶酶體降解的分子機制(HIP1R的耗竭)，導致其在細胞內(nèi)蓄積并誘導免疫耐受。
   同時有研究表明，腫瘤微環(huán)境中免疫細胞的浸潤可能與PD-L1在其表面的呈現(xiàn)有關。在腫瘤缺氧微環(huán)境中，MDSCs表面PD-L1表達增加，PD-L1水平的變化可用于評價高氧治療的療效。此外，在細胞表面過度表達PD-L1的TAMs可能抑制細胞毒性T淋巴細胞的功能。另一種假設表明，TAM受體Tyro3，AX1和MerTK可以上調乳腺癌細胞系PDL1的表達。此外，干擾素-γ可以促進黑色素瘤細胞釋放的外生體上表達的PD-L1水平。
2.外泌體PD-L1參與誘導免疫逃逸以促進腫瘤進展
   先前的研究證實PD-L1存在于人尿或血漿的外泌體中。流式細胞術和免疫熒光結果表明PD-L1不僅存在于囊泡表面，而且存在于囊泡樣結構中。PD-L1可以在Rab27a和nSMase2的幫助下特異性包裝成外泌體。敲除腫瘤細胞中的Rab27a和nSMase2會導致分泌部分中PD-L1的丟失。研究人員使用酶聯(lián)免疫吸附試驗發(fā)現(xiàn)外源體PD-L1與細胞表面PD-L1具有相同的膜拓撲結構。最近的報道可視地指出，外源體PD-L1可以在體外和體內(nèi)以劑量依賴的方式轉移到有或沒有PD-L1表達的其他細胞。盡管髓系細胞上PD-L1的表達在誘導免疫抑制中起關鍵作用，但目前還沒有關于髓系細胞來源的外體型PD-L1的研究報道。

                                          表三 外泌體PD-L1在腫瘤進展中的作用

3.外泌體PD-L1通過直接與抗PD-L1抗體結合介導免疫治療抗性
   腫瘤的免疫治療大致可以分為兩種不同的類型：體細胞免疫治療和免疫檢查點抑制劑治療。免疫檢查點抑制治療包括抗CTLA-4 mAb、抗PD-1 mAb和抗PD-L1 mAb。一項研究表明，抗PD-1/PD-L1的單克隆抗體在不同類型的癌癥患者中顯示出顯著的療效，例如非小細胞肺癌(NSCLC)、HNSCC、黑色素瘤、結直腸癌和乳腺癌。然而，一些實體腫瘤，如前列腺癌，已被證明對抗PD-L1療法具有抗藥性。PD-1/PD-L1阻斷可以激活T細胞，諸多研究結果證明外泌體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展中起著重要的作用。分泌PD-L1剪接變異體患者的細胞能夠競爭性地與PD-L1抗體結合，從而導致治療耐藥性。最近的數(shù)據(jù)表明，腫瘤和調節(jié)性T細胞(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制，并可能成為腫瘤診斷的潛在生物標志物。

圖一 外泌體PD-L1有助于抵抗免疫檢查點治療。（1）腫瘤來源的外泌體上調髓樣細胞PD-L1的表達和細胞因子的產(chǎn)生，從而抑制T細胞的功能。（2）腫瘤表面表達的PD-L1直接與T細胞上的PD-1結合，誘導免疫檢查點反應。檢查點反應可以抑制T細胞的活化，使T細胞功能失調，從而抑制抗腫瘤免疫。（3）免疫檢查點治療可以釋放被檢查點阻斷所限制的T細胞，使免疫應答恢復活力。（4）外體PD-L1在細胞表面具有與PD-L1相同的膜拓撲結構，可抑制T細胞功能，導致免疫檢查點治療失敗。

4.外泌體PD-L1可作為腫瘤生物標志物
   對外泌體的研究逐漸從將外泌體用作靶向腫瘤細胞的基因工程疫苗轉向用作腫瘤診斷標記。在過去的幾十年中，許多研究人員致力于在外泌體中尋找生物標記物，以特異性地檢測或預測疾病。外泌體可以表達在親本細胞膜上檢測到的各種功能相關分子。頭頸癌癥或黑色素瘤患者的預后隨外泌體PD-L1水平的不同而不同。在接受治療之前，對抗PD-1抗體有反應的患者外泌體PD-L1水平高于無反應者。在接受治療后，有反應者的外體PD-L1的倍數(shù)變化比無反應者更顯著。因此，外體PD-L1可能是臨床免疫治療的生物標志物，用于在治療前檢測患者血液中的PD-L1水平。另一項研究表明，血清中PD-L1+外顯體的檢測與胰腺導管腺癌患者的不良預后相關。進一步的研究表明，PD-L1+外泌體中包含的miR-21有可能成為區(qū)分非小細胞肺癌患者和健康對照之間差異的生物標志物。今后，在抗PD-1/PD-L1免疫檢查點治療的過程中，不僅要考慮細胞表面的PD-L1，還要考慮外泌體的PD-L1。
總結：
   總之，腫瘤來源的外泌體和免疫細胞來源的外泌體在腫瘤進展中起著雙重作用。外泌體可以抑制腫瘤的生長，但尚不能利用其完全根除腫瘤。將外體PD-L1應用于非侵入性“液體活檢”作為癌癥生物標志物的研究正在進行。