腫瘤細胞外泌體在腫瘤免疫中的作用①

張曉航 張淑雯 寧永玲 戚春建

(南京醫科大學附屬常州市第二人民醫院中心實驗室，常州213164)

腫瘤細胞外泌體在腫瘤免疫中的作用①

張曉航 張淑雯 寧永玲 戚春建

(南京醫科大學附屬常州市第二人民醫院中心實驗室，常州213164)

外泌體作為一種納米級囊泡逐漸成為現在腫瘤免疫的研究熱點。外泌體中含有大量的蛋白質、脂質、核酸等物質，在細胞間的信息傳遞中起著重要作用[1]。腫瘤細胞來源的外泌體(Tumor-derived exosome，TEX)不僅可以抑制宿主免疫應答，促進腫瘤轉移，在一定條件下也能夠起到抗腫瘤免疫作用，因此探索腫瘤來源外泌體對免疫應答的影響及相關機制在腫瘤免疫治療中具有重要意義。

1 外泌體的生物學特性

1.1 外泌體的基本特性 外泌體(Exosome)是最初在綿羊的網織紅細胞上清液中發現的含有多種細胞膜分子及相關蛋白的囊泡狀結構物，直徑大約40～150 nm。細胞內吞作用形成的早期核內體(Early endosomes,EEs)進一步向內凹陷形成小囊泡；晚期核內體可與溶酶體融合并結合到細胞膜上，再將小囊泡釋放細胞外進而形成外泌體[2]。各種類型的細胞均能分泌外泌體，如腫瘤細胞、免疫細胞、間充質干細胞等。外泌體包含豐富的結構蛋白及細胞間傳遞信息的信號分子和蛋白激酶，四跨膜蛋白質超家族成員(CD9、CD63、CD81、CD82等)可以作為外泌體的表面標志性分子。此外，由于不同起源的外泌體擁有特定的蛋白，其功能也各有差異[3]。細胞產生的外泌體既可分布其周邊，也可經過多種途徑運輸至機體的各個部位，在外周血、唾液、尿液及患者的腹水中均有分布[4]，而在體外培養的多種細胞上清液中也存在大量外泌體。本文擬總結外泌體在腫瘤免疫過程中一些新的研究進展及熱點，希望對于臨床腫瘤免疫治療具有一定的參考價值。

1.2 腫瘤外泌體(TEX)的特性 腫瘤細胞能夠分泌大量的外泌體，近年來的研究表明，TEX具有以下特征：①可從患者腹水、尿液或血清等體液中分離制備，易于獲得[5]；②分離得到的外泌體可長時間保持活性而不易降解，方便運輸；③攜帶豐富的腫瘤特異性抗原，RNAs和蛋白質[6]。TEX逐漸成為惡性腫瘤的診斷工具，其所包含的腫瘤特異性抗原既可作為腫瘤診斷標志物進行早期臨床診斷，還可用于腫瘤免疫治療的療效評估及預后判定[7,8]。

2 TEX的免疫激活功能

有學者發現，TEX在抗腫瘤免疫應答中具有促進作用。TEX可以作為一種抗原載體將腫瘤特異性抗原通過樹突狀細胞提呈給CD8+T細胞，從而引起腫瘤殺傷作用[9]。有研究表明，在小鼠體外實驗中，TEX表面的腫瘤排斥性抗原可以促進MHCⅠ限制性的T細胞增殖；而在小鼠體內實驗中，TEX可以通過激活依賴T細胞的交叉保護作用來清除自體或同種異體的腫瘤。因此，TEX可以作為腫瘤排斥性抗原的來源用于腫瘤免疫治療[10]。除了TEX自身攜帶的腫瘤相關抗原，外泌體的蛋白及miRNA也可以增強其免疫刺激作用，提高抗腫瘤免疫應答[11]。在一組人類肝癌模型中發現，經過藥物治療的腫瘤細胞分泌的TEX富含hsp70，而hsp70可誘導自然殺傷細胞殺傷腫瘤。另外，在小鼠模型中，富含hsp70的外泌體可以增強樹突狀細胞(DCs)的抗原提呈作用，誘導Th1細胞免疫應答，且無MHC的限制性[12]。外泌體中的 miRNA同樣也可以調控腫瘤的生長，有文獻報道，TEX中的miRNA 134還可以降低三陰性乳腺癌的侵襲性及對化療藥物的耐藥性，實驗發現，miRNA能夠通過降低STAT5B、hsp90、Bcl-2的水平從而抑制腫瘤細胞的增殖，降低腫瘤細胞的轉移能力，增強對順鉑的反應[13]。外泌體中含有高豐度的miRNA，并且在體外較易保存，因此對于探索抑瘤性的miRNA已經成為目前的研究熱點。

3 TEX的免疫抑制功能

盡管有報道表明腫瘤外泌體可刺激宿主免疫應答，產生抗腫瘤效應，但與此同時在對惡性腫瘤晚期患者的研究中發現，外泌體也可能抑制腫瘤特異性的免疫應答[14,15]。與腫瘤細胞產生的細胞因子類似，TEX能夠調節腫瘤的發展、轉移及血管的生成[16]。例如，黑色素瘤外泌體可以誘導骨髓干細胞向促進腫瘤轉移的表型分化[17]，還可以通過誘導血管內皮細胞產生TNF-α引起淋巴管內皮細胞介導的免疫耐受反應[18]。同時外泌體還可以把自身的瘤源性受體、蛋白質及RNA傳遞給受體細胞而產生有利于腫瘤生長的微環境。TEX表面存在免疫抑制分子，這些分子可以通過多種途徑負性調節免疫應答。

3.1 TEX對DCs功能的影響 DCs是專職抗原提呈細胞，具有處理抗原、提呈抗原和激活初始T淋巴細胞的功能。腫瘤微環境中，TEX可以降低DCs的分化和成熟。在小鼠模型中，TEX可降低骨髓前體細胞向DC分化，而更易于誘導成骨髓來源的抑制性細胞(MDSCs)，敲除MyD88的小鼠可以逆轉MDSCs的產生和腫瘤的轉移[19]。有研究者發現，在小鼠體內外實驗中，乳腺癌細胞產生的外泌體作用于CD11b+的骨髓前體細胞能夠抑制其向DC的分化；同樣，在人的體內實驗中，TEX可以抑制單核細胞的分化及成熟[20]。TEX對于前體細胞及DCs誘導分化的抑制作用主要取決于一些炎性因子，如IL-6、TGF-α等。此外，TEX還會降低DCs的成熟和抗原提呈功能。Ding等[21]發現，人胰腺癌細胞分泌的外泌體中的miR-212-3P可以引起MHCⅡ轉錄因子中的調節因子X相關蛋白(RFXAP)的表達下調，進而降低DC中MHCⅡ的表達，誘導DCs的免疫耐受從而產生免疫抑制效應。綜上所述，TEX可以通過調節DCs的分化、成熟和抗原提呈功能而產生免疫抑制效應。

3.2 TEX對自然殺傷細胞(NK)功能的影響 NK是固有免疫中經典的毒性細胞，是抗腫瘤免疫的第一道防線。NK細胞主要的表面活化受體有NKG2D、NKP30、NKP46，它們能與腫瘤細胞的抗原結合而激發NK細胞的活性[22]。然而，TEX能夠抑制這些受體的表達，對NKG2D的作用尤為明顯。臨床研究表明，腫瘤患者NK細胞表面的NKG2D受體的表達要比正常人下降。人前列腺癌細胞分泌的外泌體可以通過表達NKG2D的配體下調NK細胞表面的NKG2D的表達從而降低NK細胞的細胞毒作用[23]。瘤內缺氧在腫瘤內部十分常見，有研究發現，與正常的腫瘤細胞相比缺氧的腫瘤細胞產生的外泌體能夠更進一步的降低NK細胞的活性。有兩種免疫抑制因子參與這一過程:其一，缺氧細胞產生的TEX能夠將TGF-β轉移給NK細胞，從而降低NKG2D的表達抑制NK細胞的活性；其二，TEX中的miR-23a能夠直接作用于NK細胞表達的CD107a[24]。

3.3 TEX對T細胞功能的影響 效應CD4+T、CD8+T細胞在腫瘤免疫治療中處于中心位置，TEX能夠影響T細胞的增殖、活化和凋亡。TEX可以通過表達NKG2D的配體降低CD8+T細胞的細胞毒作用[23]。實體瘤細胞由于缺氧能夠分泌更多的外泌體，對乳腺癌細胞外泌體的研究表明，其表面的TGF-β、IL-10、前列腺素E2可以顯著抑制T細胞的增殖，然而TGF-β的抗體能夠很大程度上減輕這種免疫抑制作用[25]。Yamada等[26]證實，大腸癌來源的外泌體通過活化TGF-β/Smad通路和阻斷SAPK通路誘導T細胞向Treg細胞表型轉化。在體內外試驗中均發現，由大腸癌外泌體誘導出的Treg細胞有更加顯著的促腫瘤生長作用。在對人鼻咽癌產生的外泌體的研究中發現，TEX可以抑制T細胞的增殖和Th1、Th17細胞分化，且誘導產生更多的Treg細胞，這種免疫抑制效應的產生與T細胞內ERK、STAT1、STAT3信號通路磷酸化的下降和STAT5磷酸化的上調密切相關。不僅如此，TEX刺激后的CD4+、CD8+T細胞能夠分泌更多的IL-1β、IL-6、IL-10等促炎因子[27]。Treg細胞與腫瘤免疫密切相關，患者的外周血和腫瘤組織中的Treg細胞比例升高，可能提示著預后不良[28]。TGF-β是由Treg細胞產生的可以抑制IL-2介導的淋巴細胞增殖，其在促進腫瘤細胞的免疫逃逸中發揮重要作用。TEX不僅可以促進T細胞向免疫抑制細胞的分化，還可以誘導T細胞的凋亡。Muller等[29]的實驗證實，腫瘤患者外周血中分離的外泌體與T細胞共培養后，TEX可以通過表達FasL或者抑制T細胞信號分子，例如TCR/CD3f和Tak3的表達，從而誘導CD4+和CD8+T細胞凋亡。

4 總結與展望

外泌體作為細胞間交流的重要媒介，參與了機體內各種各樣的生理進程。隨著研究者對外泌體功能越來越重視，尤其是關于外泌體在基礎領域的分泌途徑及相關機制的研究，會加深人類對外泌體全方位的認識。在過去的幾十年中，大量的研究表明外泌體在腫瘤的發生發展中起到重要的作用。TEX作為腫瘤微環境中的重要組分對腫瘤具有促進和抑制的雙面作用[30]，這可能是外泌體、腫瘤細胞、免疫細胞之間復雜的相互作用的結果。進一步了解TEX如何抑制或促進免疫細胞功能有助于闡明腫瘤發展及轉移的機制，我們對于外泌體的研究也是從這方面進行展開。此外，TEX可用于腫瘤免疫治療，有學者研究表明經膜結合性TRAIL修飾的腫瘤外泌體能夠將凋亡信號傳遞給腫瘤細胞，從而介導了不同腫瘤模型的生長抑制作用[31]，為腫瘤患者提供一種新的治療選擇，在非細胞疫苗方面擁有良好的前景。

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[收稿2016-06-23 修回2016-08-02]

(編輯 倪 鵬)

10.3969/j.issn.1000-484X.2017.02.031

①本文受常州市高層次衛生人才培養工程(No.2016CZLJ016，No.2016CZBJ013)和國家自然科學基金項目(81272323，31500731)資助。

張曉航(1991年-)，女，在讀碩士，主要從事腫瘤免疫方面的研究，E-mail:15951750972@163.com。

及指導教師：戚春建(1978年-)，男，博士，博士生導師，主要從事腫瘤免疫方面的研究，E-mail: qichunjian@njmu.edu.cn。

R730.3

A

1000-484X(2017)02-0305-03