腫瘤來源外泌體的腫瘤免疫抑制機(jī)制的研究進(jìn)展

徐 偉 綜述，王 珊 審校

(兗礦集團(tuán)總醫(yī)院濟(jì)東院區(qū)檢驗(yàn)科，山東濟(jì)寧 272072)

在過去的十年中，學(xué)者們對(duì)于腫瘤誘發(fā)的免疫抑制進(jìn)行了廣泛的研究。實(shí)際上，腫瘤免疫逃逸是免疫療法失敗的主要原因。許多腫瘤衍生的因子或信號(hào)改變可以調(diào)節(jié)抗腫瘤免疫從而促進(jìn)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。外泌體，尤其是來源于腫瘤的外泌體(TEX)，由于其特殊的生物學(xué)功能，被視作一種新的免疫抑制機(jī)制，但該說法目前尚未被廣泛接受。本文將總結(jié)外泌體作為一種紐帶，調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的免疫抑制及促進(jìn)腫瘤進(jìn)展的具體機(jī)制。

1 外泌體的特征

1.1外泌體的結(jié)構(gòu)特征 外泌體是一種雙層膜結(jié)構(gòu)的囊泡，存在于各種體液、組織液中，細(xì)胞培養(yǎng)上清液中也普遍存在，在正常及病理情況下均可產(chǎn)生[1]。它們作為胞外囊泡(EVs)的最小的一種，直徑一般在30～150 nm[2]。通常細(xì)胞分泌的EVs有多種類型，外泌體作為其中一種特殊類型，大小不同于其他囊泡，例如中等大小的多囊泡體(MVs)大小為200～1 000 nm，凋亡小體為1 000～5 000 nm等。它們排出細(xì)胞的機(jī)制、分子內(nèi)容及功能特性也不一樣[3]。MVs是由來源細(xì)胞的細(xì)胞膜內(nèi)陷而形成的，或多或少包含部分細(xì)胞內(nèi)的成分。凋亡小體則直接來自死亡細(xì)胞的殘留物。而外泌體的生物起源比較獨(dú)特，它們是通過細(xì)胞的內(nèi)吞作用形成的早期核內(nèi)體，進(jìn)一步向內(nèi)凹陷形成小囊泡，當(dāng)早期核內(nèi)體發(fā)育為晚期核內(nèi)體后與溶酶體融合并結(jié)合到細(xì)胞膜上經(jīng)過膜內(nèi)陷釋放到細(xì)胞外而形成的，通常反映全部或者部分起源細(xì)胞的分子特征[4]。作為腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生和釋放的外泌體， TEX存在于癌癥患者的各種體液中，通常來源于細(xì)胞的晚期內(nèi)體，與細(xì)胞膜融合后釋放出細(xì)胞[5-6]。與正常細(xì)胞來源的外泌體相比，TEX占相當(dāng)大的比例，尤其在晚期惡性腫瘤患者體內(nèi)，其水平通常是正常細(xì)胞外泌體的10倍左右[7-8]。

1.2TEX的功能特性 TEX的分子特征與來源與正常細(xì)胞的外泌體不同，并且來源于不同腫瘤細(xì)胞的TEX擁有不同的分子特征[9]。外泌體作為一種信息傳遞介質(zhì)，TEX則攜帶了起源腫瘤細(xì)胞的信息，傳遞給其他正常或者惡性細(xì)胞。當(dāng)外泌體與受體細(xì)胞結(jié)合后，TEX將包含的多種分子特征，包括mRNA、DNA等，釋放到細(xì)胞內(nèi)從而改變細(xì)胞的生理功能[10]。TEX作為傳遞介質(zhì)的機(jī)制并未完全清楚，但是可能包括最基礎(chǔ)的存在于細(xì)胞表面的受體-配體的識(shí)別[11]。由于TEX內(nèi)富含與起源腫瘤細(xì)胞相同的免疫抑制分子，TEX作用于免疫細(xì)胞后多誘導(dǎo)抑制分子通路的下調(diào)[7,12]。提取腫瘤細(xì)胞培養(yǎng)上清液可以獲得單一的外泌體，用來進(jìn)行體外和體內(nèi)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)以更有效地研究TEX對(duì)免疫細(xì)胞的抑制作用。因此，TEX的免疫抑制作用被認(rèn)為可以有效地促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)、腫瘤免疫逃逸等。TEX分子和遺傳內(nèi)容占來源細(xì)胞的5%～50%[13]。然而，有關(guān)這些成分傳遞給外泌體的機(jī)制并不清楚。

2 TEX與靶細(xì)胞的聯(lián)系

外泌體產(chǎn)生并釋放出來后，可以充當(dāng)本地或者遠(yuǎn)處細(xì)胞的媒介。在運(yùn)輸過程中，囊泡內(nèi)物質(zhì)保存于細(xì)胞膜內(nèi)從而可以避免被降解，因此，外泌體可以順利地傳遞于細(xì)胞與細(xì)胞之間[14]。外泌體與細(xì)胞之間的聯(lián)系有多種機(jī)制：(1)通過表面分子直接發(fā)出信號(hào)來激活細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路；(2)與目標(biāo)細(xì)胞膜融合后蛋白質(zhì)或基因轉(zhuǎn)移到細(xì)胞內(nèi)；(3)通過吞噬作用直接將外泌體吞入細(xì)胞內(nèi)；(4)受體調(diào)節(jié)的內(nèi)吞作用。這些外泌體的內(nèi)容物通過內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)后，一部分直接被溶酶體降解并清除而失去生物學(xué)功能，另一部分則直接進(jìn)入細(xì)胞器引起受體細(xì)胞的功能改變[11]。TEX與受體細(xì)胞的細(xì)胞膜融合后可以有效地誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)功能的改變。其中具體下游分子/基因的激活及功能的變化類型取決于受體細(xì)胞的種類[15]。TEX可以通過不同的方式與免疫細(xì)胞結(jié)合。例如，T細(xì)胞與TEX通過受體/配體信號(hào)吸收TEX，而其他的淋巴細(xì)胞[B細(xì)胞、自然殺傷(NK)細(xì)胞]和單核細(xì)胞通過內(nèi)化的方式吸收TEX。TEX傳遞給受體細(xì)胞調(diào)節(jié)信號(hào)從而促進(jìn)T細(xì)胞持續(xù)的Ca2+外流，導(dǎo)致一系列下游信號(hào)通路的激活，最終改變受體細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄、翻譯功能，改變受體細(xì)胞的功能[16]。

3 TEX的免疫抑制機(jī)制

3.1TEX對(duì)T細(xì)胞的影響 所有類型的免疫細(xì)胞對(duì)于TEX調(diào)節(jié)的免疫干擾效應(yīng)十分敏感。但是，對(duì)比其他免疫細(xì)胞，T細(xì)胞對(duì)于TEX傳遞的負(fù)調(diào)控信號(hào)似乎更容易受影響[17]。在T細(xì)胞表面有兩種關(guān)鍵的受體：T細(xì)胞受體(TcR)和白細(xì)胞介素-2受體(IL-2R)。研究發(fā)現(xiàn)TEX可以有效負(fù)調(diào)控這些受體。例如，T細(xì)胞與TEX共培養(yǎng)后可以下調(diào)TcR的zeta鏈[8]；同時(shí)，TEX也可以降低與T細(xì)胞激活相關(guān)的JAK表達(dá)及磷酸化。其中JAK途徑對(duì)于白細(xì)胞介素(IL)-2、IL-7、IL-15等細(xì)胞因子的功能發(fā)揮非常重要，共享IL-2R的Y鏈，而TEX引起的JAK活性降低不利于T細(xì)胞的增殖[10]。TEX還可以抑制CD8+T細(xì)胞的增殖，尤其是調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)。然而正常細(xì)胞釋放的外泌體可以促進(jìn)所有T細(xì)胞的增殖[9]。同時(shí)，TEX還可以促進(jìn)激活的CD4+T細(xì)胞STAT5的磷酸化，而抑制活化的CD8+T細(xì)胞STAT5的磷酸化[10]。以上數(shù)據(jù)表明TEX可以調(diào)節(jié)受體細(xì)胞一些轉(zhuǎn)錄因子的功能，比如STATs，從而有效抑制免疫細(xì)胞的免疫效應(yīng)。此外，有研究還發(fā)現(xiàn)當(dāng)加入TEX與黑色素瘤抗原肽脈沖致敏DC和T細(xì)胞共培養(yǎng)后，TEX可以優(yōu)先抑制黑色素瘤特異性CD8+T細(xì)胞的產(chǎn)生[17]。

但是TEX對(duì)于腫瘤的作用并不是單一的。有學(xué)者將TEX與健康者外周血分離的CD4+、CD8+和CD4+CD39+Treg共培養(yǎng)從而研究T細(xì)胞轉(zhuǎn)錄TEX傳遞的轉(zhuǎn)錄活性和功能改變的機(jī)制。他們利用實(shí)時(shí)熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)監(jiān)控24種免疫調(diào)節(jié)基因的變化情況發(fā)現(xiàn)，免疫抑制與免疫激活的基因都有很大改變[11]。造成這一改變的唯一關(guān)鍵因素就是由TEX引起的T細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)錄激活，其中包括基因水平調(diào)節(jié)免疫抑制的改變，也可以觀察到mRNA水平的改變。TEX可以調(diào)節(jié)不同的免疫調(diào)節(jié)基因，但是對(duì)于Treg和CD4+/CD8+T細(xì)胞的調(diào)節(jié)方式也不相同。MULLER等[16]為了驗(yàn)證TEX調(diào)節(jié)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)功能，利用流式細(xì)胞術(shù)同時(shí)檢測(cè)表達(dá)于CD4+效應(yīng)T細(xì)胞表面的一種活性標(biāo)記CD69。結(jié)果發(fā)現(xiàn)TEX有效降低了CD4+T細(xì)胞表面CD69的表達(dá)，這一現(xiàn)象與TEX的免疫抑制作用一致。同時(shí)，Treg攜帶CD39和CD73兩種標(biāo)記蛋白，與TEX共培養(yǎng)后，可以有效上調(diào)免疫抑制蛋白的表達(dá)，并且成濃度和時(shí)間依賴性[18]。這些數(shù)據(jù)表明，TEX有可能是通過接觸T細(xì)胞的受體從而抑制T細(xì)胞的免疫應(yīng)答。

3.2TEX對(duì)其他免疫細(xì)胞的影響 實(shí)際上T細(xì)胞并不是TEX作用的唯一免疫細(xì)胞。TEX可以使NK細(xì)胞、B細(xì)胞和單核細(xì)胞的免疫活性都會(huì)受到影響。當(dāng)與NK細(xì)胞共培養(yǎng)時(shí)，TEX攜帶的MICA和MICB配體下調(diào)，激動(dòng)受體的表達(dá)，尤其是NKG2D[7]。TEX還可以影響正常單核細(xì)胞的分化，促進(jìn)單核細(xì)胞轉(zhuǎn)化為表達(dá)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(TGF)-β的樹突狀細(xì)胞，有利于前列腺素E2(PGE2)的分泌并且干擾T細(xì)胞的生成[13]?？偟膩碚f，TEX以生物活性小泡的形式出現(xiàn)，能夠?qū)Σ煌愋偷拿庖呒?xì)胞產(chǎn)生負(fù)面影響，從而通過一種或多種方式參與細(xì)胞的分子通路，使受體細(xì)胞的功能發(fā)生變化。TEX還可以抑制免疫細(xì)胞的各種抗腫瘤應(yīng)答，例如免疫細(xì)胞的活化、增殖和細(xì)胞毒性作用[17]。TEX也會(huì)干擾正常免疫細(xì)胞的分化過程，進(jìn)而促進(jìn)免疫細(xì)胞分化為對(duì)腫瘤細(xì)胞有促進(jìn)作用的細(xì)胞表型，并促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)[17]。TEX還可以通過促進(jìn)Treg和髓樣來源抑制性細(xì)胞的增殖，并且上調(diào)這些細(xì)胞的抑制作用，以利于腫瘤的免疫抑制及免疫逃逸[19]。

除此之外，TEX還可以干擾免疫治療。TEX攜帶的相關(guān)抗原作用于目的抗體上，使以抗體為基礎(chǔ)的癌癥療法療效下降，而且TEX存在于體液中，這也使抗體的抗腫瘤效果減弱[20]。近年來，越來越多的數(shù)據(jù)指出TEX是阻礙抗體、疫苗免疫治療的主要屏障之一。

4 血漿來源的外泌體與TEX的比較

單獨(dú)培養(yǎng)腫瘤細(xì)胞獲得的上清液可以提取比較純的TEX，而來自癌癥患者血漿中的外泌體通常來源于正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞[21]。因此，血漿來源的外泌體是由多種不同類型的細(xì)胞分泌，其中也包括免疫細(xì)胞[22]。因此，癌癥患者血漿中的分離出來外泌體的miRNA和蛋白質(zhì)成分可以同時(shí)反映免疫細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞及其他組織細(xì)胞的特征[23]。因此，進(jìn)一步了解TEX如何調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的功能，并明確TEX的miRNA和蛋白特征，對(duì)于分離患者血漿中免疫細(xì)胞和其他細(xì)胞來源的外泌體是非常重要的。

5 小 結(jié)

外泌體最初被認(rèn)為是細(xì)胞排出的廢物，隨著研究的深入逐漸發(fā)現(xiàn)其在細(xì)胞間溝通發(fā)揮著重要作用。TEX可以攜帶并傳遞多種抑制性蛋白，與周圍的基質(zhì)組織進(jìn)行溝通，促進(jìn)腫瘤增殖、血管生成，抑制宿主的免疫防御。TEX與細(xì)胞、周圍環(huán)境之間的復(fù)雜作用，為腫瘤的發(fā)生、發(fā)展提供了基礎(chǔ)。TEX在腫瘤患者水平增加，尤其在化療或免疫治療后明顯升高，說明TEX在腫瘤發(fā)展過程中對(duì)免疫有明顯的抑制作用。目前致力于找到沉默TEX傳遞的抑制信號(hào)，從而恢復(fù)免疫細(xì)胞的抗腫瘤應(yīng)答方法，可以有效地對(duì)抗TEX的免疫抑制作用。隨著TEX在腫瘤進(jìn)展中作用的進(jìn)一步研究，將為腫瘤的免疫抵抗和免疫逃逸機(jī)制提供更多依據(jù)。