DC外泌體在惡性腫瘤中的研究進(jìn)展

張傳霞，崔雅楠，金浩范

(吉林大學(xué)白求恩第一醫(yī)院 腫瘤中心，吉林 長(zhǎng)春130021)

外泌體最早由Johnstone等在研究網(wǎng)織紅細(xì)胞成熟過(guò)程中囊泡的形成時(shí)發(fā)現(xiàn)，是一種由各種活細(xì)胞通過(guò)內(nèi)體途徑產(chǎn)生并分泌的直徑在40-100 nm級(jí)的小囊泡，由脂質(zhì)雙分子層包裹[1]。在外泌體被發(fā)現(xiàn)的最初十幾年中，它的生物學(xué)作用一直沒(méi)有引起人們足夠的重視，直到1996年，有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)B淋巴細(xì)胞能夠分泌具有抗原提呈作用的外泌體，這種外泌體攜帶有MHC-II類分子、共刺激分子和黏附分子，能夠直接刺激效應(yīng)CD4+T細(xì)胞進(jìn)而產(chǎn)生抗腫瘤效應(yīng)[2]。隨后，越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)，外泌體中還包含有DNA片段、mRNA、微小RNA、功能蛋白、轉(zhuǎn)錄因子等多種具有生物活性的物質(zhì)，其本身的膜結(jié)構(gòu)還能表達(dá)多種抗原、抗體分子，產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)。樹突狀細(xì)胞相關(guān)外泌體(Dex)是由免疫系統(tǒng)的前哨抗原提呈細(xì)胞形成的微小囊泡，與樹突狀細(xì)胞(DC)相似，含有許多表面分子，如功能性主要組織相容性復(fù)合體(MHC)-抗原肽復(fù)合物、共刺激分子CD86和CD80等，可參與DC的抗原提呈及T細(xì)胞激活，引起機(jī)體免疫調(diào)節(jié)。

1 Dex的來(lái)源

DC是人體內(nèi)最有效的抗原提呈細(xì)胞(APC)，主要功能是刺激初始型T細(xì)胞增殖，從而激發(fā)機(jī)體免疫應(yīng)答。DC質(zhì)膜向內(nèi)凹陷形成多泡內(nèi)含體(MVB)，MVB內(nèi)包含直徑范圍為30-100 nm的腔內(nèi)囊泡(ILVs)，MVB與質(zhì)膜融合后釋放ILV進(jìn)入細(xì)胞外形成Dex[3]。

2 Dex的組成

與DC類似，Dex表面膜的一個(gè)顯著特征是存在MHC分子、CD86和CD80等共刺激分子，可參與DC的抗原提呈及T細(xì)胞激活作用，從而引起機(jī)體的免疫調(diào)節(jié)。除此之外，外泌體表面還包含多種蛋白，如整聯(lián)蛋白α與β鏈(integrin α and β chains)、免疫球蛋白家族細(xì)胞間粘附分子-1(ICAM-1)、乳脂球EGF 8 (MFG-E8)以及MHC-I類分子和MHC-II類分子[4]。膜微域組織蛋白質(zhì)，特別是跨膜四蛋白家族的蛋白質(zhì)(例如CD63，CD81，CD9)也被發(fā)現(xiàn)存在Dex表面膜上，其中一些蛋白質(zhì)具有參與外泌體與受體細(xì)胞間的相互作用。B細(xì)胞來(lái)源的外泌體是最早被鑒定為具有抗原提呈機(jī)制的外泌體，存在于外泌體表面的MHC-II類復(fù)合物可以誘導(dǎo)抗原特異性MHC-II類限制性T細(xì)胞應(yīng)答[4]。隨后，在Dex中也發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象。此外，使用從腫瘤抗原刺激的DC中提取的Dex接種小鼠，可以引發(fā)腫瘤特異性細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(CTL)反應(yīng)，從而控制或根除小鼠腫瘤[5]。除MHC-II類復(fù)

合物外，Dex還可以表達(dá)MHC-I類分子，能夠在DC之間轉(zhuǎn)移MHC-I-抗原肽復(fù)合物以有效激活CD8+T細(xì)胞[6]。除此之外，外泌體還包含mRNA和小RNA分子(包括miRNA)并在細(xì)胞間轉(zhuǎn)移(稱為“外泌體穿梭miRNA”)[7]，DC之間通過(guò)Dex來(lái)轉(zhuǎn)移miRNA，因此，可以作為通信和轉(zhuǎn)錄后修飾的手段。 Dex外膜還存在各種細(xì)胞溶質(zhì)蛋白，其中許多與Dex的生物來(lái)源有關(guān)(如膜聯(lián)蛋白，RAB蛋白，TSG101)或者參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑(如G蛋白和激酶)。對(duì)Dex蛋白質(zhì)組的初步研究還發(fā)現(xiàn)，如熱休克同源蛋白hsc73的胞質(zhì)部分[8]，是hsp70家庭成員，可能與Dex免疫原性有關(guān)。

3 Dex抗腫瘤作用機(jī)制

3.1Dex可通過(guò)激活T細(xì)胞引起強(qiáng)烈的免疫應(yīng)答，目前，已知Dex激活T細(xì)胞的方式主要包括兩種[9]。首先，Dex膜表面的MHC-I類分子具有抗原加工與提呈作用，可以直接誘發(fā)相應(yīng)T細(xì)胞免疫應(yīng)答；Dex還可以通過(guò)其表面的共刺激分子CD86直接誘發(fā)腫瘤特異性CTL的免疫應(yīng)答。其次，通過(guò)將MHC-抗原肽復(fù)合物提呈給未接觸抗原的DC，Dex能更高效地激活T細(xì)胞的免疫應(yīng)答；Dex還可通過(guò)其膜上的表面分子如整連蛋白和ICAMs促進(jìn)與DC結(jié)合，攜帶有MHC-特殊抗原肽的Dex與DC融合后，使攜帶特殊抗原肽的DC數(shù)量增加，從而增強(qiáng)適應(yīng)性免疫應(yīng)答。Wang等研究證實(shí)[10]，成熟DC經(jīng)過(guò)LPS和IFN-γ處理后釋放的Dex，表面含有更多的ICAM-1和MHC分子及CD86分子，這可能與LPS可加強(qiáng)Dex與DC結(jié)合、IFN-γ可促進(jìn)T細(xì)胞的激活有關(guān)。Dex與DC結(jié)合后，由于一部分Dex未被完全吞噬進(jìn)入胞內(nèi)仍結(jié)合在DC膜表面，其數(shù)量取決于DC的成熟狀態(tài)，成熟的DC比未成熟的DC能使更多的Dex結(jié)合于膜表面，結(jié)合在DC膜表面的Dex仍可與T細(xì)胞相互作用引起免疫應(yīng)答。

3.2DC可通過(guò)腫瘤壞死因子超家族配體(TNF SFL)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，Dex可表達(dá)相同的配體，Munich等研究證實(shí)[11]，Dex亦可通過(guò)TNF SFL殺傷腫瘤細(xì)胞。該研究將B16黑色素瘤細(xì)胞直接暴露于Dex，結(jié)果顯示Dex能顯著誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，且成熟的Dex誘導(dǎo)作用更強(qiáng)。另外，成熟Dex還可殺傷其他多種類型癌細(xì)胞，包括肺鱗癌KLN205細(xì)胞和結(jié)腸癌MC38細(xì)胞等。

3.3Viaud等研究證實(shí)[12]，來(lái)源于人類未成熟DC的Dex在其表面上具有自然殺傷細(xì)胞活化受體(NKG2D)配體，可直接與自然殺傷細(xì)胞(NK)的NKG2D結(jié)合，從而導(dǎo)致NK細(xì)胞在體內(nèi)活化。還發(fā)現(xiàn)，Dex在體內(nèi)促進(jìn)干擾素受體15α(IL-15Rα)依賴性增殖，進(jìn)而增強(qiáng)NK細(xì)胞對(duì)腫瘤轉(zhuǎn)移的控制作用。另有研究發(fā)現(xiàn)[13]，來(lái)源于人類未成熟DC的Dex在其表面上表達(dá)NKp30配體BAT3，其可以激活NK細(xì)胞。另外，凋亡相關(guān)因子配體和腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體的表面表達(dá)也使得Dex能夠激活NK細(xì)胞，可以使Dex直接觸發(fā)細(xì)胞凋亡蛋白酶激活從而引起腫瘤細(xì)胞凋亡。

4 Dex的免疫治療

Besse等研究證實(shí)，成熟DC產(chǎn)生的Dex可負(fù)載更多共刺激分子和免疫球蛋白家族ICAM，進(jìn)而使T細(xì)胞顯著激活，引起強(qiáng)烈的免疫反應(yīng)并延長(zhǎng)惡性腫瘤患者無(wú)進(jìn)展生存期[9]。在晚期腫瘤患者中已完成兩項(xiàng)I期臨床試驗(yàn)及一項(xiàng)II期臨床試驗(yàn)，并在Ⅰ期臨床試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)[14,15]，每周1次連續(xù)4周進(jìn)行皮內(nèi)注射由DC來(lái)源的含黑色素瘤相關(guān)抗原肽(MAGE)的Dex疫苗，其中包括9例體內(nèi)表達(dá)MAGE的晚期NSCLC患者以及15例體內(nèi)表達(dá)黑色素瘤相關(guān)抗原肽-3(MAGE3)的晚期黑色素瘤患者，結(jié)果顯示可延長(zhǎng)部分患者的無(wú)進(jìn)展生存期，這可能與增加調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)以及部分NK細(xì)胞的作用有關(guān)。在II期臨床試驗(yàn)中[16]，22例鉑類非敏感晚期NSCLC患者，口服環(huán)磷酰胺(CTX)治療后，再進(jìn)行每周1次連續(xù)4周皮內(nèi)注射成熟的Dex治療，結(jié)果顯示有7例患者的病情無(wú)明顯進(jìn)展，對(duì)該試驗(yàn)進(jìn)一步研究還發(fā)現(xiàn)，該部分患者經(jīng)過(guò)Dex治療后能明顯誘導(dǎo)體內(nèi)NK細(xì)胞的活化。另外，該試驗(yàn)也顯示，Dex與CTX聯(lián)合應(yīng)用優(yōu)于Dex單獨(dú)應(yīng)用。Thery等研究證實(shí)[17]，在肝癌小鼠模型中，Dex能誘導(dǎo)抗原特異性免疫反應(yīng)，抑制腫瘤生長(zhǎng)以延長(zhǎng)小鼠生存期，但在肝癌患者中的相關(guān)研究尚未有報(bào)道。Wang 等研究證實(shí)[18]，在胃癌小鼠模型中，高溫CO2(HT-CO2)處理的Dex能夠降低熱休克蛋白70的表達(dá)以顯著抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)，該研究還發(fā)現(xiàn)，HT-CO2處理的Dex能誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，這些發(fā)現(xiàn)可能為腹腔鏡切除術(shù)中消除游離癌細(xì)胞提供了一種新策略。Katakowski等研究證實(shí)[19]，皮下注射Dex可顯著抑制大鼠惡性膠質(zhì)瘤的生長(zhǎng)，甚至可完全消滅腫瘤，這為惡性膠質(zhì)瘤患者的治療提供了新思路。

5 Dex免疫治療的局限與展望

隨著對(duì)惡性腫瘤研究的不斷深入，Dex作為一種免疫治療方法受到越來(lái)越多的關(guān)注，大量研究發(fā)現(xiàn)Dex具有很多的生物學(xué)功能并且與惡性腫瘤的關(guān)系密切，有望成為惡性腫瘤免疫治療的有效手段。然而，對(duì)于Dex研究尚面臨諸多亟待解決的問(wèn)題，首先是外泌體的鑒定，目前尚無(wú)精確的、通用的準(zhǔn)則；其次，Dex的作用機(jī)制較復(fù)雜，目前尚處于初步探索階段，仍需要深入研究；除此之外，Dex應(yīng)用于晚期惡性腫瘤患者時(shí)，由于患者固有免疫應(yīng)答能力的減低[20]、既往接受過(guò)不同方式的治療、依從性差等原因影響Dex的治療效果[21]。盡管Dex應(yīng)用于惡性腫瘤免疫治療的研究尚處于初步階段，但現(xiàn)有臨床試驗(yàn)證明，Dex具有良好的安全性和有效性，因此，我們相信隨著技術(shù)的不斷發(fā)展以及人們對(duì)惡性腫瘤認(rèn)識(shí)的不斷深入，利用Dex進(jìn)行惡性腫瘤的治療將會(huì)在腫瘤領(lǐng)域中異軍突起。