肺癌治療新思維:靶向腫瘤衍生外泌體免疫治療

近年來，我們在肺癌診斷和治療方面取得了相當大的進步，但是肺癌仍是全球癌症相關死亡的主要原因。因此，更深入了解肺癌病理對於早期診斷和成功治療至關重要。外泌體作為癌症的「雙刃劍」，既可以促進癌細胞不斷增殖與擴散，又可以應用於癌症的診斷與治療。今天小編就給大家帶來了有關外泌體的一些最新研究進展。

肺癌是全球最常見癌症之一，也是癌症相關死亡的主要原因。肺癌的兩種組織學亞型為NSCLC和SCLC，其中NSCLC包含80%以上的肺癌，如腺癌，鱗狀細胞癌和大細胞癌。外泌體是起源於大多數細胞的小囊泡，廣泛分布於生物體液，如唾液，血漿，尿液和母乳中。外泌體能夠通過轉移其內含物，如RNA（mRNA和非編碼mRNA），DNA（mtDNA，ssDNA和dsDNA），蛋白質和脂質，實現細胞-細胞通訊。這種通訊影響受體細胞的生理學過程，並可能參與病理狀態，如癌症。

 

衍生自腫瘤細胞的外泌體稱為腫瘤衍生外泌體（TEX）。TEX是腫瘤和宿主細胞之間細胞內通訊的主要機制，並且使癌細胞能夠調節自身周圍環境，以利於腫瘤發生和進展。TEX含有多種不同的免疫刺激和免疫抑制因子，這些因子支持受體細胞的細胞重編程。TEX可能通過形成轉移前生態位以及引導擴散的腫瘤細胞至潛在的轉移部位來驅動轉移。相反，TEX還可以通過調節NK細胞上的殺傷細胞凝集素樣受體K1（KLRK1或NKG2D）的表達誘導抗腫瘤免疫反應，從而影響其功能。

TEX在肺癌微環境中的作用

腫瘤微環境由基於腫瘤起源，具有多種特質的不同成分組成，其中最豐富的成分為癌細胞，免疫細胞，細胞外基質和基質組織。腫瘤微環境的分子和細胞通過調節局部免疫反應，決定腫瘤良惡性。TEX含有刺激性和抑制性成分，參與調節免疫應答，上皮-間質轉化（EMT）和腫瘤相關成纖維細胞的功能，並且在血管生成中起關鍵作用。

 

腫瘤衍生外泌體與免疫反應

免疫系統對癌癥結果具有重要影響。免疫系統可以摧毀癌細胞，抑制腫瘤生長，支持慢性炎症，並抑制引起腫瘤進展的抗腫瘤免疫力，在癌症中起到「雙刃劍」的作用。

 

NK細胞

肺癌細胞相關TEX含有miR-21和-29a，二者均與免疫細胞表面細胞內toll樣受體（TLR）結合，從而觸發促轉移炎性反應。

 

NK中，C型凝集素樣受體NKG2D作為活化受體，觸發表達其配體的癌細胞毒性。低氧腫瘤細胞源性TEX通過將轉化生長因子（TGF）-β1傳送至NK細胞，並隨後減少NKG2D表達來抑制NK細胞的功能。TEX衍生miR-23a可以直接靶向CD107a-一種保護NK免受顆粒降解的分子。

 

腫瘤衍生外泌體也可以下調NK上NKG2D表達，這將導致受體脫敏和內化，並降低NK細胞的活性。TEX還可能通過其他機制降低NK活性，如白細胞介素（IL）-2介導的通路下調，抑制穿孔素或細胞周期蛋白D3產生以及引發NK介導的細胞溶解失敗的 (Jak)3活化。

 

DC與MDSC

眾所周知，腫瘤微環境可以「馴化」DC以促進腫瘤發展。TEX穿梭在信號分子和腫瘤抗原中，在細胞-細胞通訊中發揮重要作用。

 

近80%分離自肺癌活檢組織的外泌體含有EGFR，EGFR可能誘導致耐受性DC和調節性T細胞，最終導致腫瘤抗原特異性CD8+細胞受抑制。TEX還可以防止DC成熟和功能。黑色素瘤和結直腸癌中，TEX促進CD14+單核細胞分化為MDSC，而不是DC。MDSC是人和小鼠骨髓細胞不成熟群體，在腫瘤中擴展，具有強烈的抑制抗腫瘤免疫應答作用。TEX與單核細胞相互作用，引起單核細胞表型，其主要特徵為共刺激分子未上調，CD14表面表達不變，人類白細胞抗原-DR表達降低。總之，TEX將單核細胞分化為DC，並促進維持不成熟的單核細胞狀態。這些細胞自發地分泌免疫抑制性細胞因子，如TGF-β和前列腺素E2（抑制T細胞增殖和抗腫瘤功能）。

 

然而，體內總效應可能很複雜。小鼠靜脈注射TEX引起MDSC累積，炎性介質，如IL-6和VEGF產生顯著增加。另一方面，MDSC累積使免疫抑制性因子產生增加。這兩個過程均導致腫瘤進展。TEX表面上的熱休克蛋白72（HSP72）可能觸發MDSC中STAT3活化，並產生自分泌IL-6。

 

腫瘤相關巨噬細胞（TAM）

腫瘤相關巨噬細胞是腫瘤微環境中調節血管生成，侵襲，轉移以及腫瘤基質中免疫抑制性的主要調節因子。腫瘤進展期間，循環單核細胞和其它炎性淋巴細胞被募集至腫瘤組織中，並改變腫瘤微環境。單核細胞是TAM的前體，TEX在單核細胞存活和腫瘤炎性生態位內TAM生成中起關鍵作用。TEX通過傳遞功能性受體酪氨酸激酶觸發單核細胞中的促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路，進而抑制凋亡相關半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶。

 

TEX表面上的Hsp72和棕櫚醯化蛋白也調節TLR信號傳導和TAM的功能。因此，TEX通過TLR2，觸發NF-kB信號通路促進促炎性細胞因子分泌。TEX介導腫瘤細胞與TAM之間的串擾，TEX與TAM衍生外泌體之間相互作用維持炎性生態位內TAM存活。肺癌中，TAM與腫瘤細胞相互作用引起腫瘤進展。TAM釋放的外泌體對於癌症進展也很重要。腫瘤微環境中外泌體的不同機制強化了外泌體作為癌症進展主要參與者的作用。

 

調節性T細胞與調節性B細胞

TEX通過TGF-β和IL-10依賴性機制促進Treg和Breg增殖，從而增加它們對細胞凋亡的抗性。腫瘤衍生外泌體誘導CD4+CD25陰性T細胞轉化為CD4+CD25高FOXP3+ Treg細胞。TEX含有表面CD39和CD73，直接將膜束縛CD73傳遞至CD39+細胞，並通過產生胞外腺苷負調節T細胞功能，從而降低局部免疫力。TEX還誘導常規CD4+T (Tconv)表面上CD69丟失，導致其功能下降。調節性B細胞是介導免疫耐受的免疫抑制性B細胞亞群。Breg產生IL-10，IL-35，TGF-β，PD-L1和IL-21等分子，並誘導Treg產生，從而通過抑制促炎細胞因子預防免疫病理事件。

 

TEX在肺癌EMT中的作用

上皮-間質轉化（EMT）是上皮細胞獲取間充質細胞特性的過程。在此過程中，上皮細胞失去了細胞極性和粘附特性，獲取運動特性。這使得上皮細胞遷移至允許轉移和腫瘤進展的遠端部位。EMT在為癌細胞提供幹細胞方面也很重要。分離自晚期肺癌患者血清的TEX含有高水平波形蛋白，TEX可以誘導受體人支氣管上皮細胞中的EMT。肺癌中，波形蛋白通過調節VAV2–Rac1通路，修飾粘著斑激酶活性來改變癌細胞粘附作用。miR-23a介導TGF-β誘導的A549細胞EMT。

 

TEX在肺癌血管生成中的作用

血管生成對腫瘤生長和轉移至關重要，受不同機制和血管生成因子調節。外泌體在血管生成中起關鍵作用。缺氧是腫瘤微環境的標誌之一，TEX在缺氧條件下的變化使得它們能夠通過血管生成緩解腫瘤微環境的應激狀態。TEX相關miR-23a攝取能夠靶向脯氨醯羥化酶1和2（PHD1和2），導致缺氧誘導因子-1α累積以及血管生成增強。

 

金屬蛋白酶組織抑制劑（TIMP）-1是強烈支持肺癌進展的因子，在PI3K/Akt/HIF-1通路控制下，TIMP-1過度表達誘導了肺腺癌細胞及其衍生外泌體中致瘤性miR-210表達。反之，這些細胞釋放的TEX下調EC中的Ephrin A3並促進血管生成。

 

肺癌轉移與TEX

轉移所需的主要步驟是形成轉移前生態位，轉移部位不是隨機的，而是在轉移開始之前，腫瘤細胞被修飾後選擇的。相反，轉移生態位在CTC到達時開始並形成。TEX在轉移前生態位形成和轉移過程中發揮重要調節作用。黑色素瘤衍生TEX在原發性腫瘤形成和肺轉移中很重要。另外，TEX還可以將癌基因MET從黑色素瘤細胞轉移至BM祖細胞，從而促進轉移。外泌體靶細胞選擇通過它們表面黏附分子確定。腫瘤衍生外泌體表面特異性整合素譜直接將它們引導至特定器官，從而驅動轉移性親器官性。骨骼是導致溶骨性病變的NSCLC的常見轉移部位。肺是許多轉移性原發腫瘤的共同靶點，這種組織特異性轉移背後的確切分子機制尚未完全了解。

 

TEX作為生物標誌物及肺癌治療

生物標誌物作為機體特定生理或生物狀態指標，可用於區分正常或致病狀態以及治療反應。生物標誌物可能是癌症進展，復發風險或治療療效的預後和預測性標誌物。大量研究表明外泌體可能是肺癌「液體活檢」的生物標誌物。

 

TEX標誌物可能較傳統活檢方法更具靈敏度和特異性。研究人員檢測了肺癌衍生外泌體的標誌物，如蛋白質和非編碼RNA。一項以276例NSCLC患者血漿外泌體膜上附著的49種蛋白質為研究對象的分析表明，某些蛋白，如NY-ESO-1可能與存活顯著相關。NSCLC患者血清外泌體miRNA微陣列分析表明，肺癌復發的患者miR-21和miR-4257顯著上調。

 

肺癌患者中兩種腫瘤抑制相關miRNA（即miR-51和miR-373）外顯子表達降低，並且這種降低與預後不良有關。另外，也有研究報導了其他可作為肺癌治療反應標誌物的外泌體miRNA，如miR-208a和miR-1246分別與p21和DR5 mRNA結合以促進腫瘤生長和對放療的抗性。CD171和CD151以及tetra-spanin 8也被認為是NSCLC的潛在診斷生物標誌物。

 

外泌體是向目標器官傳遞藥物和核酸的合適媒介，其在癌症治療中具有很大的潛力。例如，外泌體運行於腫瘤特異性抗原，也可以作為抗癌疫苗。由於TEX吸收具有親器官性，並通過整聯蛋白介導的信號傳導發揮作用，因此通過誘餌肽阻斷整聯蛋白可能是抑制外泌體融合和攝取，從而阻斷腫瘤進展的良好策略。

 

最新肺癌免疫治療方法之一依賴於阻斷T細胞活化的負調節物，如PD-1和PD-L1以及腫瘤微環境中的炎性信號。另一種方法，如阻斷外泌體釋放或抑制腫瘤微環境中外泌體介導的細胞串擾可能適合抑制有利腫瘤微環境的發展。另一方面，外泌體可以調節腫瘤微環境內的抗炎信號，這可以有效增強肺癌免疫治療療效。

 

總之，外泌體可能用於癌症診斷和治療。由於其獨特的生物學特性，如特異性靶向，小尺寸，穿梭信號傳導和生物分子，以及穿越生物屏障的能力；外泌體可作為診斷性生物標誌物，用於藥物傳遞以及腫瘤免疫治療。然而，仍需進一步研究來解決外泌體生物學局限性，以便將基於外泌體的技術轉化為臨床應用。

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