NK等免疫细胞衍生的外泌体作为细胞疗法的潜力巨大

最近，已经进行了几项临床前研究来验证外泌体作为免疫疗法的抗肿瘤作用。

由于外泌体具有低细胞毒性和免疫原性的生物相容性，因此它们可以用作生物标志物、疫苗、药物和治疗剂的载体。

癌细胞通过分泌各种因子（例如细胞因子和趋化因子）来功能性地设计它们的微环境，以维持它们的增殖和存活。

在这个过程中，免疫细胞被重新编程以经历显着的表型变化，朝着消杀肿瘤的方向发展，从而促进免疫逃逸。

以肿瘤细胞为靶点的传统癌症疗法，例如放射疗法和化学疗法，最初会在大多数患者中引起积极反应，但与频繁的复发和耐药性有关。因此，利用人体免疫系统诱导抗肿瘤作用的免疫疗法正在成为一种有用的工具。

癌症免疫疗法的主要目标是增强和恢复抗肿瘤免疫反应以消除癌细胞。癌症免疫疗法包括过继细胞转移 (ACT)、检查点封锁和抗癌疫苗。ACT 利用从肿瘤组织中分离出来的或经过遗传操作的 T 淋巴细胞来识别特定抗原。

目前也在研究使用其他免疫细胞类型，例如自然杀伤 (NK) 细胞。肿瘤特异性免疫细胞的 ACT 已证明在癌症治疗中取得临床成功。然而，挑战包括自体给药、自身免疫反应、肿瘤外毒性和严重的副作用，如细胞因子释放综合征 (CRS) 。

基于外泌体的无细胞疗法正在成为一种潜在的治疗方法，以解决基于细胞疗法的这些局限性。外泌体是小的内体衍生的纳米级脂质双层细胞外囊泡，携带大量蛋白质、脂质和核酸。

外泌体作为重要的信使，将源自亲代细胞的功能性货物递送至靶细胞并调整靶细胞的生理或病理过程。含有 FasL 和 NKG2D 的 NK 细胞衍生外泌体可以介导抗肿瘤反应。此外，树突状细胞 (DC) 衍生的外泌体可通过激活 CD4 + T 细胞或 CD8 +诱导适应性免疫反应T 细胞通过肽-MHC 复合体。

免疫细胞来源的外泌体

最早报道的外泌体介导的细胞间通讯的生理目标之一是免疫系统。20 世纪 90 年代后期，科学家Raposo等人研究表明 B 淋巴细胞分泌的外泌体通过表面上的肽-MHC II 类复合物诱导抗原特异性 CD4 + T 细胞反应，从而在抗原呈递中发挥作用。

随后，各种研究报道了源自免疫细胞的外泌体的特性及其在免疫系统中的作用。免疫细胞衍生的外泌体代表了亲代免疫细胞的功能特性。APC 衍生的外泌体通过在细胞膜上表达的抗原-MHC 复合物刺激 CD4 +和 CD8 + T 细胞。

免疫细胞衍生的外泌体表达细胞特异性标记蛋白，例如 APC 衍生的外泌体上的 MHC I 类和 II 类以及共刺激分子、NK 衍生的外泌体上的 CD56 和 T 细胞衍生的外泌体上的 TCR/CD3 复合物。

此外，四跨膜蛋白家族在免疫细胞衍生的外泌体中含量丰富。这些蛋白质通过与 MHC 分子或细胞粘附分子（包括 LFA-1 和 ICAM-1）相互作用或通过调节 MHC 复合物的聚集来调节免疫反应。

来自用肿瘤特异性肽脉冲的树突细胞的外泌体作为癌症疫苗的临床研究表明，免疫细胞衍生的外泌体具有免疫治疗潜力。在这里，T 细胞衍生的外泌体和 NK 衍生的外泌体作为 ACT 的替代品的抗肿瘤功能将在以下部分讨论。

T 细胞衍生的外泌体控制免疫反应

T 细胞衍生的外泌体仅在 T 细胞被激活后产生。发现四跨膜蛋白、神经酰胺、髓磷脂和淋巴细胞蛋白 (MAL) 蛋白之间的相互作用对于 T 细胞外泌体的生物发生很重要。特别是，MAL 蛋白，一种在 T 细胞中部分表达的四跨膜蛋白，参与 MVB 与细胞膜的融合。

T细胞衍生的外泌体强烈携带 TCR/CD3 复合物并含有 miRNA 和细胞毒性分子，包括 IFN-γ 和颗粒酶 B。源自活化的人 CD3 + T 细胞的外泌体与 IL-2 一起诱导静息CD3+的增殖T 细胞并提高CD3 + T 细胞中细胞因子和趋化因子的水平。

研究 证实由IL-12刺激的细胞毒性T淋巴细胞 (CTL) 产生的外泌体含有丰富的外泌体蛋白，如Alix、CD9、CD81和Tsg101，以及CTL相关蛋白，包括颗粒酶B、STAT3和STAT5B 。尽管这些外泌体不介导记忆 CTL 的形成，但无论抗原如何，它们都能激活幼稚CD8+T细胞，并在轻度抗原刺激下加强 CTL 的激活。此外，在免疫突触形成后，载有miRNA的外泌体从T细胞单向转移到 APCs。这些结果表明T细胞衍生的外泌体控制免疫反应。

NK 细胞衍生的外泌体

NK 细胞可以杀死癌症等异常细胞，并通过分泌促炎细胞因子和趋化因子刺激适应性免疫反应。与亲本细胞相似，NK 细胞衍生的外泌体表达 NK 标记 CD56 和受体（如 NKG2D），它们与在恶性细胞中表达受限的配体结合，并含有细胞溶解分子，如 FasL、穿孔素和颗粒酶 。

在对 NK 细胞衍生的外泌体的研究中发现，从 NK 细胞中纯化的外泌体不仅表达 NK 细胞标志物 CD56，还表达 FasL 和穿孔素，并且仅在 Jurkat 和 K562 细胞系等血液癌细胞中表现出细胞溶解活性。后来，证明从活化的 NK 细胞中大规模分离的外泌体通过半胱天冬酶介导的途径对包括 ALL 和神经母细胞瘤在内的几种癌症类型发挥细胞毒活性。这些研究表明，NK 细胞的激活会释放有效的外泌体。

另外，研究观察到 NK 细胞衍生的外泌体 (NK-92 Exo) 在黑色素瘤中诱导细胞凋亡，但不诱导正常细胞凋亡，并抑制带有黑色素瘤细胞的异种移植物中的肿瘤生长。

此外，从先前暴露于神经母细胞瘤 (NB) 细胞的 NK 细胞中分离出的外泌体携带 NK 细胞受体，如CD56和NKG2D，并对NB肿瘤表现出抗肿瘤作用体外和体内。NK 细胞衍生的外泌体还通过表面表达的DNAX辅助分子-1(DNAM1) 诱导癌细胞凋亡。

这些结果支持 NK 衍生的外泌体抗癌的治疗潜力。除了包括 FasL 和穿孔素在内的蛋白质外，NK衍生外泌体中包含的 miRNA 也参与抗肿瘤活性。研究证实源自含有肿瘤抑制因子miR-186的活化NK细胞的外泌体显示出针对 MYCN 扩增的 NB 细胞系的细胞毒性并抑制 TGF-β 依赖性免疫逃逸。

其他免疫细胞衍生的外泌体：DC 衍生的外泌体和巨噬细胞衍生的外泌体：除了源自可能杀死肿瘤细胞的细胞毒性效应物的外泌体外，源自 DC 或巨噬细胞的外泌体可用作癌症疫苗。从肿瘤肽脉冲 DC 中分离出的外泌体通过将装载在外泌体表面的 MHC 限制性肽递送至 T 细胞或诱导 DC 中 MHC/肽复合物的表达来促进肿瘤特异性 T 细胞启动。因此，与 DC 疫苗一样，DC 衍生的外泌体 (DEXs) 疗法可以通过诱导患者的适应性免疫系统对特定肿瘤抗原产生抑制肿瘤生长和肿瘤消退的效果。

总之，免疫细胞衍生的外泌体由于其亲代细胞衍生的蛋白质和核酸等生物功能货物而发挥免疫调节作用。包括 T 细胞和 NK 细胞在内的细胞毒性效应物中分离出的外泌体表现出与通过细胞毒性分子如 FasL、IFN-γ 和穿孔素介导的亲本细胞相同的抗肿瘤作用。此外，临床前结果提供的证据表明，与 ACT 相比，这些外泌体具有低毒性，这增强了外泌体的治疗潜力。

参考文献：

Hinshaw DC and Shevde LA (2019) the tumor micro-environment innately modulates cancer progression. Cancer Res 79, 4557-4566

Baghban R, Roshangar L, Jahanban-Esfahlan R et al (2020) Tumor microenvironment complexity and therapeutic implications at a glance. Cell Commun Signal 18, 59