腫瘤來源外泌體的腫瘤免疫抑制機制的研究進展

徐 偉 綜述，王 珊 審校

(兗礦集團總醫院濟東院區檢驗科，山東濟寧 272072)

在過去的十年中，學者們對于腫瘤誘發的免疫抑制進行了廣泛的研究。實際上，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改變可以調節抗腫瘤免疫從而促進腫瘤的發生、發展。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功能，被視作一種新的免疫抑制機制，但該說法目前尚未被廣泛接受。本文將總結外泌體作為一種紐帶，調節免疫細胞的免疫抑制及促進腫瘤進展的具體機制。

1 外泌體的特征

1.1外泌體的結構特征 外泌體是一種雙層膜結構的囊泡，存在于各種體液、組織液中，細胞培養上清液中也普遍存在，在正常及病理情況下均可產生[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。它們排出細胞的機制、分子內容及功能特性也不一樣[3]。MVs是由來源細胞的細胞膜內陷而形成的，或多或少包含部分細胞內的成分。凋亡小體則直接來自死亡細胞的殘留物。而外泌體的生物起源比較獨特，它們是通過細胞的內吞作用形成的早期核內體，進一步向內凹陷形成小囊泡，當早期核內體發育為晚期核內體后與溶酶體融合并結合到細胞膜上經過膜內陷釋放到細胞外而形成的，通常反映全部或者部分起源細胞的分子特征[4]。作為腫瘤細胞產生和釋放的外泌體， TEX存在于癌癥患者的各種體液中，通常來源于細胞的晚期內體，與細胞膜融合后釋放出細胞[5-6]。與正常細胞來源的外泌體相比，TEX占相當大的比例，尤其在晚期惡性腫瘤患者體內，其水平通常是正常細胞外泌體的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胞的外泌體不同，并且來源于不同腫瘤細胞的TEX擁有不同的分子特征[9]。外泌體作為一種信息傳遞介質，TEX則攜帶了起源腫瘤細胞的信息，傳遞給其他正常或者惡性細胞。當外泌體與受體細胞結合后，TEX將包含的多種分子特征，包括mRNA、DNA等，釋放到細胞內從而改變細胞的生理功能[10]。TEX作為傳遞介質的機制并未完全清楚，但是可能包括最基礎的存在于細胞表面的受體-配體的識別[11]。由于TEX內富含與起源腫瘤細胞相同的免疫抑制分子，TEX作用于免疫細胞后多誘導抑制分子通路的下調[7,12]。提取腫瘤細胞培養上清液可以獲得單一的外泌體，用來進行體外和體內動物實驗以更有效地研究TEX對免疫細胞的抑制作用。因此，TEX的免疫抑制作用被認為可以有效地促進腫瘤生長、腫瘤免疫逃逸等。TEX分子和遺傳內容占來源細胞的5%～50%[13]。然而，有關這些成分傳遞給外泌體的機制并不清楚。

2 TEX與靶細胞的聯系

外泌體產生并釋放出來后，可以充當本地或者遠處細胞的媒介。在運輸過程中，囊泡內物質保存于細胞膜內從而可以避免被降解，因此，外泌體可以順利地傳遞于細胞與細胞之間[14]。外泌體與細胞之間的聯系有多種機制：(1)通過表面分子直接發出信號來激活細胞內信號通路；(2)與目標細胞膜融合后蛋白質或基因轉移到細胞內；(3)通過吞噬作用直接將外泌體吞入細胞內；(4)受體調節的內吞作用。這些外泌體的內容物通過內吞作用進入細胞內后，一部分直接被溶酶體降解并清除而失去生物學功能，另一部分則直接進入細胞器引起受體細胞的功能改變[11]。TEX與受體細胞的細胞膜融合后可以有效地誘導細胞內功能的改變。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胞的種類[15]。TEX可以通過不同的方式與免疫細胞結合。例如，T細胞與TEX通過受體/配體信號吸收TEX，而其他的淋巴細胞[B細胞、自然殺傷(NK)細胞]和單核細胞通過內化的方式吸收TEX。TEX傳遞給受體細胞調節信號從而促進T細胞持續的Ca2+外流，導致一系列下游信號通路的激活，最終改變受體細胞的轉錄、翻譯功能，改變受體細胞的功能[16]。

3 TEX的免疫抑制機制

3.1TEX對T細胞的影響 所有類型的免疫細胞對于TEX調節的免疫干擾效應十分敏感。但是，對比其他免疫細胞，T細胞對于TEX傳遞的負調控信號似乎更容易受影響[17]。在T細胞表面有兩種關鍵的受體：T細胞受體(TcR)和白細胞介素-2受體(IL-2R)。研究發現TEX可以有效負調控這些受體。例如，T細胞與TEX共培養后可以下調TcR的zeta鏈[8]；同時，TEX也可以降低與T細胞激活相關的JAK表達及磷酸化。其中JAK途徑對于白細胞介素(IL)-2、IL-7、IL-15等細胞因子的功能發揮非常重要，共享IL-2R的Y鏈，而TEX引起的JAK活性降低不利于T細胞的增殖[10]。TEX還可以抑制CD8+T細胞的增殖，尤其是調節性T細胞(Treg)。然而正常細胞釋放的外泌體可以促進所有T細胞的增殖[9]。同時，TEX還可以促進激活的CD4+T細胞STAT5的磷酸化，而抑制活化的CD8+T細胞STAT5的磷酸化[10]。以上數據表明TEX可以調節受體細胞一些轉錄因子的功能，比如STATs，從而有效抑制免疫細胞的免疫效應。此外，有研究還發現當加入TEX與黑色素瘤抗原肽脈沖致敏DC和T細胞共培養后，TEX可以優先抑制黑色素瘤特異性CD8+T細胞的產生[17]。

但是TEX對于腫瘤的作用并不是單一的。有學者將TEX與健康者外周血分離的CD4+、CD8+和CD4+CD39+Treg共培養從而研究T細胞轉錄TEX傳遞的轉錄活性和功能改變的機制。他們利用實時熒光定量聚合酶鏈反應監控24種免疫調節基因的變化情況發現，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鍵因素就是由TEX引起的T細胞內的轉錄激活，其中包括基因水平調節免疫抑制的改變，也可以觀察到mRNA水平的改變。TEX可以調節不同的免疫調節基因，但是對于Treg和CD4+/CD8+T細胞的調節方式也不相同。MULLER等[16]為了驗證TEX調節的信號轉導相關功能，利用流式細胞術同時檢測表達于CD4+效應T細胞表面的一種活性標記CD69。結果發現TEX有效降低了CD4+T細胞表面CD69的表達，這一現象與TEX的免疫抑制作用一致。同時，Treg攜帶CD39和CD73兩種標記蛋白，與TEX共培養后，可以有效上調免疫抑制蛋白的表達，并且成濃度和時間依賴性[18]。這些數據表明，TEX有可能是通過接觸T細胞的受體從而抑制T細胞的免疫應答。

3.2TEX對其他免疫細胞的影響 實際上T細胞并不是TEX作用的唯一免疫細胞。TEX可以使NK細胞、B細胞和單核細胞的免疫活性都會受到影響。當與NK細胞共培養時，TEX攜帶的MICA和MICB配體下調，激動受體的表達，尤其是NKG2D[7]。TEX還可以影響正常單核細胞的分化，促進單核細胞轉化為表達轉化生長因子(TGF)-β的樹突狀細胞，有利于前列腺素E2(PGE2)的分泌并且干擾T細胞的生成[13]。總的來說，TEX以生物活性小泡的形式出現，能夠對不同類型的免疫細胞產生負面影響，從而通過一種或多種方式參與細胞的分子通路，使受體細胞的功能發生變化。TEX還可以抑制免疫細胞的各種抗腫瘤應答，例如免疫細胞的活化、增殖和細胞毒性作用[17]。TEX也會干擾正常免疫細胞的分化過程，進而促進免疫細胞分化為對腫瘤細胞有促進作用的細胞表型，并促進腫瘤生長[17]。TEX還可以通過促進Treg和髓樣來源抑制性細胞的增殖，并且上調這些細胞的抑制作用，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攜帶的相關抗原作用于目的抗體上，使以抗體為基礎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，越來越多的數據指出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

單獨培養腫瘤細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胞和腫瘤細胞[21]。因此，血漿來源的外泌體是由多種不同類型的細胞分泌，其中也包括免疫細胞[22]。因此，癌癥患者血漿中的分離出來外泌體的miRNA和蛋白質成分可以同時反映免疫細胞、腫瘤細胞及其他組織細胞的特征[23]。因此，進一步了解TEX如何調節免疫細胞的功能，并明確TEX的miRNA和蛋白特征，對于分離患者血漿中免疫細胞和其他細胞來源的外泌體是非常重要的。

5 小 結

外泌體最初被認為是細胞排出的廢物，隨著研究的深入逐漸發現其在細胞間溝通發揮著重要作用。TEX可以攜帶并傳遞多種抑制性蛋白，與周圍的基質組織進行溝通，促進腫瘤增殖、血管生成，抑制宿主的免疫防御。TEX與細胞、周圍環境之間的復雜作用，為腫瘤的發生、發展提供了基礎。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在腫瘤發展過程中對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，從而恢復免疫細胞的抗腫瘤應答方法，可以有效地對抗TEX的免疫抑制作用。隨著TEX在腫瘤進展中作用的進一步研究，將為腫瘤的免疫抵抗和免疫逃逸機制提供更多依據。