【本文為疾病百科知識(shí),僅供閱讀】 2018-07-12 作者:厚樸方舟
盡管醫(yī)學(xué)發(fā)展速度很快,癌癥依舊是困擾我們的主要問(wèn)題。癌癥的病癥是多種多樣的,作用在不同身體部位,不變的是它的病癥一樣可怕。PD-L1是我們所熟知的治療癌癥的方法,目前,科學(xué)家們又發(fā)現(xiàn)了新的治療癌癥方法,比PD-L1治療方法更加有效。那讓我們來(lái)了解一下,這種治療方法的作用機(jī)理是怎樣的。
腫瘤-微環(huán)境相互作用在腫瘤進(jìn)展、轉(zhuǎn)移和治療抵抗中發(fā)揮重要作用,并且越來(lái)越多的證據(jù)表明,腫瘤細(xì)胞衍生的外泌體可以通過(guò)轉(zhuǎn)移分子(例如microRNA、mRNA和蛋白質(zhì))來(lái)系統(tǒng)地調(diào)節(jié)或重編程腫瘤微環(huán)境。PD-L1是一種經(jīng)典的免疫表面蛋白,通過(guò)與受體程序性細(xì)胞死亡-1(PD-1)結(jié)合,抑制T細(xì)胞的抗腫瘤功能,有效保護(hù)腫瘤免受免疫監(jiān)視。據(jù)報(bào)道,外泌體含有某些類型的蛋白質(zhì),包括促進(jìn)癌癥轉(zhuǎn)移的膜蛋白,例如EGFR和MET。作為膜結(jié)合蛋白,PD-L1是否存在于癌細(xì)胞衍生的外泌體中,是否在腫瘤進(jìn)展中發(fā)揮作用仍然未知。
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研究人員通過(guò)連續(xù)離心從具有PD-L1表達(dá)或PD-L1敲除(PD-L1 KO)的MDA-MB-231(231)人
乳腺癌細(xì)胞和4T1小鼠乳腺腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞培養(yǎng)上清液中分離外泌體。透射電鏡顯示這些外泌體通常是球形的,并且是膜包封的,尺寸為30-100 nm。在從表達(dá)PD-L1的人乳腺癌細(xì)胞(231-PD-L1)和小鼠乳腺癌細(xì)胞(4T1-PD-L1)的培養(yǎng)上清中分離的外泌體中檢測(cè)到PD-L1;在231-PD-L1 KO或4T1-PD-L1KO細(xì)胞培養(yǎng)上清中提取的外泌體雖然具有相似水平的外泌體標(biāo)志蛋白CD63和CD81,但檢測(cè)不到PD-L1表達(dá)。值得注意的是,外泌體分泌抑制劑GW4869的處理減少了231細(xì)胞中外泌體的產(chǎn)生(如外泌體標(biāo)志蛋白CD63和CD81的減少或外泌體蛋白總量的減少)以及外泌體中PD-L1的水平,但對(duì)細(xì)胞裂解物中的PD-L1表達(dá)沒(méi)有影響。此外,體外結(jié)合測(cè)定顯示PD-1-Fc蛋白同時(shí)下拉231-PD-L1衍生的外泌體中的PD-L1(exo-PD-L1)和CD81。231細(xì)胞的免疫熒光(IF)染色和人乳腺癌組織的免疫組織化學(xué)(IHC)雙染色證明PD-L1和CD63在多泡體(MVB)中的共定位,這是釋放前細(xì)胞內(nèi)外泌體的前體形式。這些數(shù)據(jù)進(jìn)一步支持體外和體內(nèi)的外泌體中存在PD-L1。
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為了評(píng)估exo-PD-L1的生物學(xué)功能,研究人員首先想知道的是它是否可以將PD-L1轉(zhuǎn)移至具有低(MCF-7)或無(wú)PD-L1表達(dá)的其他細(xì)胞(BT549-PD-L1 KO)。他們檢測(cè)到PD-L1從exo-PD-L1轉(zhuǎn)移至MCF7或BT549-PD-L1 KO細(xì)胞。 PD-L1蛋白的獲得不是PD-L1基因表達(dá)的結(jié)果,因?yàn)檫@些細(xì)胞中缺乏PD-L1 mRNA。他們還建立了231-PD-L1 EGFP細(xì)胞,并在視覺(jué)上證明了231-PD-L1 EGFP衍生的外泌體向BT549細(xì)胞轉(zhuǎn)移PD-L1 EGFP。為了驗(yàn)證這是否也在體內(nèi)發(fā)生,他們將小鼠4T1-PD-L1 KO細(xì)胞與來(lái)自4T1-PD-L1 Flag(EX-PD-L1 Flag)、4T1-PD-L1KO(EX-PD-L1 KO)的外泌體或PBS共注射進(jìn)入BALB/c小鼠的乳腺脂肪墊。5天后收獲腫瘤。腫瘤組織切片的IF染色顯示EX-PD-L1 Flag而不是EX-PD-L1 KO使得4T1-PD-L1 KO細(xì)胞呈PD-L1 Flag陽(yáng)性。重要的是,流式細(xì)胞術(shù)分析的結(jié)果進(jìn)一步揭示由外泌體轉(zhuǎn)運(yùn)的PD-L1位于靶細(xì)胞的表面上并且能夠結(jié)合PD-1。這些結(jié)果表明外泌體能夠?qū)⒐δ苄訮D-L1轉(zhuǎn)移至其他細(xì)胞。
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鑒于外泌體的PD-L1可以直接結(jié)合PD-1,他們接下來(lái)檢查外泌體PD-L1是否影響T細(xì)胞功能。研究結(jié)果顯示,exo-PD-L1顯著抑制T細(xì)胞對(duì)BT549-PD-L1 KO細(xì)胞的殺傷作用。接下來(lái),為了探索exo-PD-L1是否抑制CD3/CD28觸發(fā)的T細(xì)胞激活信號(hào)通路,他們通過(guò)用植物血凝素(PHA)處理外周血單核細(xì)胞(PBMC)來(lái)誘導(dǎo)PD-1表達(dá)產(chǎn)生T細(xì)胞母細(xì)胞。結(jié)果表明exo-PD-L1以劑量依賴的方式顯著抑制CD3/CD28誘導(dǎo)的T細(xì)胞的ERK磷酸化和NF-κB活化,以及PHA誘導(dǎo)的白細(xì)胞介素-2(IL-2)分泌,所有這些都是T細(xì)胞活化的指標(biāo)。此外,來(lái)自其他癌細(xì)胞系的exo-PD-L1,如結(jié)腸(RKO)和肺( HCC827)癌細(xì)胞在阻斷T細(xì)胞活化中具有相似的功能。總之,這些數(shù)據(jù)支持外泌體PD-L1抑制T細(xì)胞活化。
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接下來(lái),為了評(píng)估exo-PD-L1在腫瘤微環(huán)境和體內(nèi)腫瘤進(jìn)展中的作用,他們測(cè)量了與EX-PD-L1 Flag、EX-PD-L1 KO或PBS共注射的4T1-PD-L1 KO細(xì)胞的腫瘤生長(zhǎng)。與之前的報(bào)道一致,4T1-PD-L1 KO細(xì)胞中的PD-L1缺乏導(dǎo)致腫瘤顯著消退;然而,EX-PD-L1 Flag而非EX-PD-L1 KO顯著恢復(fù)了4T1-PD-L1 KO細(xì)胞的腫瘤生長(zhǎng)。然后他們將4T1-PD-L1 KO細(xì)胞暴露于增加量的EX-PD-L1 Flag,結(jié)果顯示EX-PD-L1 Flag以劑量依賴性方式促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。此外,與EX-PD-L1 KO或PBS共注射相比,具有EX-PD-L1 Flag共注射的4T1-PD-L1 KO腫瘤表現(xiàn)出更少的顆粒酶B表達(dá),表明腫瘤區(qū)域中細(xì)胞毒性T細(xì)胞活性降低。這些結(jié)果表明EX-PD-L1通過(guò)抑制T細(xì)胞顆粒酶B的分泌來(lái)保護(hù)和促進(jìn)體內(nèi)腫瘤生長(zhǎng)。這些發(fā)現(xiàn)與上述體外研究一致,體內(nèi)結(jié)果同樣證明外泌體的PD-L1可與PD-1結(jié)合并抑制T細(xì)胞殺傷活性。
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上述IHC染色的結(jié)果顯示PD-L1和外泌體標(biāo)記物CD63在人腫瘤組織樣品中的MVB中的共定位,他們?cè)噲D進(jìn)一步確定它們的共定位是否與患者乳腺癌的發(fā)展階段有關(guān)。對(duì)一組人乳腺癌組織芯片的分析表明,與疾病的較高階段相關(guān)的PD-L1-CD63共定位水平較高,這與較近關(guān)于外泌體中PD-L1水平相關(guān)的報(bào)道一致。根據(jù)上述結(jié)果,他們假設(shè)生長(zhǎng)的腫瘤繼續(xù)將exo-PD-L1分泌到腫瘤微環(huán)境中使T細(xì)胞功能失活,這可能誘導(dǎo)免疫治療方法方法抵抗。為了探索靶向外泌體分泌增強(qiáng)免疫治療方法方法功效的可能性,他們?cè)谛∈竽P椭杏猛饷隗w分泌抑制劑GW4869與PD-L1抗體組合治療腫瘤。
首先,結(jié)果顯示GW4869抑制4T1小鼠乳腺癌細(xì)胞的外泌體分泌。GW4869對(duì)外泌體分泌的抑制抑制BALB/c小鼠中的4T1腫瘤生長(zhǎng),但體外和免疫缺陷裸鼠中4T1細(xì)胞生長(zhǎng)不受抑制,表明GW4869治療本身不抑制4T1腫瘤生長(zhǎng),但可能通過(guò)調(diào)節(jié)抗腫瘤免疫,包括抑制exo-PD-L1分泌。
因此,如所預(yù)期的,GW4869治療顯著增強(qiáng)了4T1腫瘤生長(zhǎng)抑制中的抗PD-L1治療功效。此外,為了特異性抑制4T1細(xì)胞的外泌體分泌,他們構(gòu)建了Tet-on誘導(dǎo)型Rab27a敲低4T1細(xì)胞系。與先前報(bào)道一致,通過(guò)Dox處理敲低Rab27a顯著抑制外泌體分泌,并且結(jié)果進(jìn)一步顯示Rab27a的敲低顯著抑制4T1腫瘤生長(zhǎng)。
與GW4869治療相似,腫瘤細(xì)胞中Rab27a敲低對(duì)外泌體分泌的特異性抑制顯著增強(qiáng)了抗PD-L1治療功效。因此,腫瘤細(xì)胞中藥理學(xué)抑制劑(GW4869)和遺傳方法(Rab27a敲低)對(duì)外泌體分泌的抑制顯著抑制4T1腫瘤生長(zhǎng)并增強(qiáng)抗PD-L1治療功效。
值得一提的是,通過(guò)敲除Rab27a或抑制劑GW4869治療與抗PD-L1抗體治療相比,腫瘤抑制作用相對(duì)深遠(yuǎn),表明腫瘤細(xì)胞中分泌的外泌體PD-L1的阻斷顯著促進(jìn)抗腫瘤免疫。此外,兩者的結(jié)合導(dǎo)致更強(qiáng)的腫瘤抑制。
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此外,盡管已經(jīng)證明外泌體將PD-L1從PD-L1陽(yáng)性轉(zhuǎn)運(yùn)到PD-L1陰性乳腺癌細(xì)胞,并且exo-PD-L1與T細(xì)胞上的PD-1結(jié)合以抑制T細(xì)胞活化和殺傷活性,據(jù)報(bào)道人類骨髓APC也表達(dá)PD-L1并且對(duì)免疫治療方法方法有重要貢獻(xiàn)。
因此,他們還測(cè)試了含有PD-L1的外泌體是否可以將PD-L1轉(zhuǎn)運(yùn)至骨髓APC。他們檢測(cè)到PD-L1從exo-PD-L1轉(zhuǎn)移至人單核細(xì)胞系THP1(巨噬細(xì)胞和DC的前體)。流式細(xì)胞術(shù)分析的結(jié)果進(jìn)一步揭示外泌體可以在體外將PD-L1 EGFP轉(zhuǎn)移至人巨噬細(xì)胞和PBMC中的DC。
在體內(nèi),IF染色結(jié)果顯示EX-PD-L1 Flag使腫瘤浸潤(rùn)的巨噬細(xì)胞PD-L1 Flag呈陽(yáng)性;然而,他們沒(méi)有觀察到DC中的陽(yáng)性染色。目前尚不清楚為什么體內(nèi)外泌體對(duì)PD-L1向DC的轉(zhuǎn)移效率與巨噬細(xì)胞相比較低。這可能是由于較少量的DC和/或一些未知機(jī)制降低了腫瘤微環(huán)境中的效率。然而,結(jié)果表明PD-L1可以通過(guò)腫瘤微環(huán)境中含有PD-L1的外泌體轉(zhuǎn)移到多種細(xì)胞類型,包括腫瘤細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和DC(至少在體外)。
因此,外泌體似乎充當(dāng)運(yùn)輸載體以將PD-L1遞送到腫瘤微環(huán)境中的不同細(xì)胞類型中以調(diào)節(jié)免疫監(jiān)視。盡管尚不清楚表達(dá)PD-L1的巨噬細(xì)胞或DC是否也可能分泌外泌體-PD-L1,但結(jié)果表明,Rab27a敲除腫瘤細(xì)胞中外泌體分泌的阻斷可抑制4T1腫瘤生長(zhǎng),GW4869治療有類似作用??傊撗芯勘砻?,來(lái)自腫瘤細(xì)胞的外泌體PD-L1在調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境的免疫監(jiān)視中起重要作用。
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總的來(lái)說(shuō),目前的研究結(jié)果表明PD-L1通過(guò)其在外泌體中的存在發(fā)揮被動(dòng)保護(hù)作用,同時(shí)也在主動(dòng)防御中起作用,并且含有PD-L1的外泌體減弱腫瘤微環(huán)境中的抗腫瘤免疫。此外,結(jié)果表明,外泌體PD-L1分泌的阻斷有助于抗腫瘤免疫,并且外泌體分泌抑制和抗PD-L1治療的組合具有改善臨床中抗腫瘤反應(yīng)的潛力。
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