浅析外泌体PD-L1与肿瘤免疫的关系

研究发现肿瘤细胞能够释放外泌体远程干扰免疫细胞的活性,抑制免疫系统,如PD-L1的外泌体减弱肿瘤微环境中的抗肿瘤免疫。最近有研究者在2个不同的肿瘤模型:鼠胰腺癌肿瘤模型和小鼠结肠癌模型上的研究结果表明,抑制PD-L1外泌体的释放可克服很大一部分患者对免疫检查点抑制剂的不敏感,因此抑制外泌体PD-L1的释放也能导致长期的、全身的肿瘤生长抑制。

肿瘤细胞分泌的外泌体表面有着大量的免疫抑制分子PD-L1,而在微泡中PD-L1处于较低水平。外泌体表面的PD-L1与肿瘤细胞表面的PD-L1有相同的结构,因此它也能与T细胞表面的PD-1结合,抑制T细胞的功能,保护和促进肿瘤细胞生长。这些外泌体也会抑制人体全身的抗肿瘤免疫反应,使得患者的临床结果较差。比如,科学家们发现外泌体的PD-L1水平较高的患者对PD-1疗法无感。

最近发表在Cell上的一篇报道称,来自旧金山加州大学Robert Blelloch的研究团队认为免疫细胞在淋巴系统已经受到来自肿瘤细胞外泌体的免疫抑制。淋巴系统是免疫细胞激活的场所,肿瘤细胞分泌的外泌体可进入淋巴系统或从血液循环进入淋巴结。如果肿瘤细胞分泌的外泌体带有免疫抑制蛋白PD-L1,就可以使免疫细胞失活,并进一步阻止免疫细胞识别和杀伤肿瘤细胞。

为了证明外泌体PD-L1导致免疫逃逸,研究人员构建了一个对免疫检查点抑制剂抵抗的鼠胰腺癌肿瘤模型。他们分别将抵抗性肿瘤细胞和CRISPR基因编辑(敲除两个外泌体相关基因)的肿瘤细胞注射小鼠体内,发现尽管基因编辑和未编辑的肿瘤细胞均表达PD-L1,但阻断PD-L1后只有不能分泌外泌体的肿瘤细胞可被免疫系统识别和杀伤。鼠胰腺癌肿瘤模型可以研究人类胰腺癌发生发展。在中国cro公司排名中靠前的美迪西可以根据客户的需求提供各种有效的同种肿瘤移植模型,用来检测药物的有效性。常规的肿瘤疾病有:乳腺癌、肺癌、结肠癌、肾癌、DLBCL淋巴瘤等,通过大小鼠、仓鼠等进行动物实验。

在一个补充实验中,研究者将上述CRISPR编辑的肿瘤细胞接种健康小鼠后,立刻注入带有PD-L1的外泌体。尽管CRISPR编辑的肿瘤细胞不能分泌外泌体,注入的外泌体能够中和免疫反应,导致外泌体缺陷的肿瘤细胞能够形成肿瘤。

为了弄明白外泌体PD-L1如何干扰免疫系统,研究员检查了接种CRISPR编辑和未编辑肿瘤细胞小鼠的淋巴结,接种经过编辑的肿瘤细胞的小鼠淋巴结中免疫细胞数量和活性均更高。

在另一个单独的小鼠结肠癌模型中,研究人员鉴定出两种不同的PD-L1:一种在肿瘤细胞表面且对PD-L1抑制剂敏感,另一种存在外泌体中且对PD-L1抵抗。当采用能够阻断外泌体形成和PD-L1抑制剂的联合疗法时,小鼠的生存期相对单独的疗法更长。

来自两个不同的肿瘤模型的结果表明,抑制PD-L1外泌体的释放可克服很大一部分患者对免疫检查点抑制剂的不敏感。由于目前没有药物能够作用于外泌体PD-L1,因此理解外泌体PD-L1的生物学机理,是开发新的治疗方法的第一步。

这些结果表明即使暂时性的抑制外泌体PD-L1的释放,也能导致长期的、全身的肿瘤生长抑制。这也可能成为一种新的免疫治疗方法,即通过对患者肿瘤细胞的编辑和回输来激活患者的免疫系统,进而消灭免疫抵抗的癌细胞。或许,在不远的将来,抑制外泌体PD-L1的释放或接种由Blelloch团队设计的“肿瘤细胞疫苗”,将为一些现有治疗手段无效的患者带来希望。

研究发现外泌体PD-L1分泌的阻断有助于抗肿瘤免疫,研究者可以通过分析患者治疗前后的PD-L1水平,来预测患者的肿瘤负担以及治疗的效果,并且外泌体分泌抑制和抗PD-L1治疗的组合具有改善临床中抗肿瘤反应的潜力。