肿瘤细胞外泌体在肿瘤免疫中的作用①

张晓航 张淑雯 宁永玲 戚春建

(南京医科大学附属常州市第二人民医院中心实验室，常州213164)

肿瘤细胞外泌体在肿瘤免疫中的作用①

张晓航 张淑雯 宁永玲 戚春建

(南京医科大学附属常州市第二人民医院中心实验室，常州213164)

外泌体作为一种纳米级囊泡逐渐成为现在肿瘤免疫的研究热点。外泌体中含有大量的蛋白质、脂质、核酸等物质，在细胞间的信息传递中起着重要作用[1]。肿瘤细胞来源的外泌体(Tumor-derived exosome，TEX)不仅可以抑制宿主免疫应答，促进肿瘤转移，在一定条件下也能够起到抗肿瘤免疫作用，因此探索肿瘤来源外泌体对免疫应答的影响及相关机制在肿瘤免疫治疗中具有重要意义。

1 外泌体的生物学特性

1.1 外泌体的基本特性 外泌体(Exosome)是最初在绵羊的网织红细胞上清液中发现的含有多种细胞膜分子及相关蛋白的囊泡状结构物，直径大约40～150 nm。细胞内吞作用形成的早期核内体(Early endosomes,EEs)进一步向内凹陷形成小囊泡；晚期核内体可与溶酶体融合并结合到细胞膜上，再将小囊泡释放细胞外进而形成外泌体[2]。各种类型的细胞均能分泌外泌体，如肿瘤细胞、免疫细胞、间充质干细胞等。外泌体包含丰富的结构蛋白及细胞间传递信息的信号分子和蛋白激酶，四跨膜蛋白质超家族成员(CD9、CD63、CD81、CD82等)可以作为外泌体的表面标志性分子。此外，由于不同起源的外泌体拥有特定的蛋白，其功能也各有差异[3]。细胞产生的外泌体既可分布其周边，也可经过多种途径运输至机体的各个部位，在外周血、唾液、尿液及患者的腹水中均有分布[4]，而在体外培养的多种细胞上清液中也存在大量外泌体。本文拟总结外泌体在肿瘤免疫过程中一些新的研究进展及热点，希望对于临床肿瘤免疫治疗具有一定的参考价值。

1.2 肿瘤外泌体(TEX)的特性 肿瘤细胞能够分泌大量的外泌体，近年来的研究表明，TEX具有以下特征：①可从患者腹水、尿液或血清等体液中分离制备，易于获得[5]；②分离得到的外泌体可长时间保持活性而不易降解，方便运输；③携带丰富的肿瘤特异性抗原，RNAs和蛋白质[6]。TEX逐渐成为恶性肿瘤的诊断工具，其所包含的肿瘤特异性抗原既可作为肿瘤诊断标志物进行早期临床诊断，还可用于肿瘤免疫治疗的疗效评估及预后判定[7,8]。

2 TEX的免疫激活功能

有学者发现，TEX在抗肿瘤免疫应答中具有促进作用。TEX可以作为一种抗原载体将肿瘤特异性抗原通过树突状细胞提呈给CD8+T细胞，从而引起肿瘤杀伤作用[9]。有研究表明，在小鼠体外实验中，TEX表面的肿瘤排斥性抗原可以促进MHCⅠ限制性的T细胞增殖；而在小鼠体内实验中，TEX可以通过激活依赖T细胞的交叉保护作用来清除自体或同种异体的肿瘤。因此，TEX可以作为肿瘤排斥性抗原的来源用于肿瘤免疫治疗[10]。除了TEX自身携带的肿瘤相关抗原，外泌体的蛋白及miRNA也可以增强其免疫刺激作用，提高抗肿瘤免疫应答[11]。在一组人类肝癌模型中发现，经过药物治疗的肿瘤细胞分泌的TEX富含hsp70，而hsp70可诱导自然杀伤细胞杀伤肿瘤。另外，在小鼠模型中，富含hsp70的外泌体可以增强树突状细胞(DCs)的抗原提呈作用，诱导Th1细胞免疫应答，且无MHC的限制性[12]。外泌体中的 miRNA同样也可以调控肿瘤的生长，有文献报道，TEX中的miRNA 134还可以降低三阴性乳腺癌的侵袭性及对化疗药物的耐药性，实验发现，miRNA能够通过降低STAT5B、hsp90、Bcl-2的水平从而抑制肿瘤细胞的增殖，降低肿瘤细胞的转移能力，增强对顺铂的反应[13]。外泌体中含有高丰度的miRNA，并且在体外较易保存，因此对于探索抑瘤性的miRNA已经成为目前的研究热点。

3 TEX的免疫抑制功能

尽管有报道表明肿瘤外泌体可刺激宿主免疫应答，产生抗肿瘤效应，但与此同时在对恶性肿瘤晚期患者的研究中发现，外泌体也可能抑制肿瘤特异性的免疫应答[14,15]。与肿瘤细胞产生的细胞因子类似，TEX能够调节肿瘤的发展、转移及血管的生成[16]。例如，黑色素瘤外泌体可以诱导骨髓干细胞向促进肿瘤转移的表型分化[17]，还可以通过诱导血管内皮细胞产生TNF-α引起淋巴管内皮细胞介导的免疫耐受反应[18]。同时外泌体还可以把自身的瘤源性受体、蛋白质及RNA传递给受体细胞而产生有利于肿瘤生长的微环境。TEX表面存在免疫抑制分子，这些分子可以通过多种途径负性调节免疫应答。

3.1 TEX对DCs功能的影响 DCs是专职抗原提呈细胞，具有处理抗原、提呈抗原和激活初始T淋巴细胞的功能。肿瘤微环境中，TEX可以降低DCs的分化和成熟。在小鼠模型中，TEX可降低骨髓前体细胞向DC分化，而更易于诱导成骨髓来源的抑制性细胞(MDSCs)，敲除MyD88的小鼠可以逆转MDSCs的产生和肿瘤的转移[19]。有研究者发现，在小鼠体内外实验中，乳腺癌细胞产生的外泌体作用于CD11b+的骨髓前体细胞能够抑制其向DC的分化；同样，在人的体内实验中，TEX可以抑制单核细胞的分化及成熟[20]。TEX对于前体细胞及DCs诱导分化的抑制作用主要取决于一些炎性因子，如IL-6、TGF-α等。此外，TEX还会降低DCs的成熟和抗原提呈功能。Ding等[21]发现，人胰腺癌细胞分泌的外泌体中的miR-212-3P可以引起MHCⅡ转录因子中的调节因子X相关蛋白(RFXAP)的表达下调，进而降低DC中MHCⅡ的表达，诱导DCs的免疫耐受从而产生免疫抑制效应。综上所述，TEX可以通过调节DCs的分化、成熟和抗原提呈功能而产生免疫抑制效应。

3.2 TEX对自然杀伤细胞(NK)功能的影响 NK是固有免疫中经典的毒性细胞，是抗肿瘤免疫的第一道防线。NK细胞主要的表面活化受体有NKG2D、NKP30、NKP46，它们能与肿瘤细胞的抗原结合而激发NK细胞的活性[22]。然而，TEX能够抑制这些受体的表达，对NKG2D的作用尤为明显。临床研究表明，肿瘤患者NK细胞表面的NKG2D受体的表达要比正常人下降。人前列腺癌细胞分泌的外泌体可以通过表达NKG2D的配体下调NK细胞表面的NKG2D的表达从而降低NK细胞的细胞毒作用[23]。瘤内缺氧在肿瘤内部十分常见，有研究发现，与正常的肿瘤细胞相比缺氧的肿瘤细胞产生的外泌体能够更进一步的降低NK细胞的活性。有两种免疫抑制因子参与这一过程:其一，缺氧细胞产生的TEX能够将TGF-β转移给NK细胞，从而降低NKG2D的表达抑制NK细胞的活性；其二，TEX中的miR-23a能够直接作用于NK细胞表达的CD107a[24]。

3.3 TEX对T细胞功能的影响 效应CD4+T、CD8+T细胞在肿瘤免疫治疗中处于中心位置，TEX能够影响T细胞的增殖、活化和凋亡。TEX可以通过表达NKG2D的配体降低CD8+T细胞的细胞毒作用[23]。实体瘤细胞由于缺氧能够分泌更多的外泌体，对乳腺癌细胞外泌体的研究表明，其表面的TGF-β、IL-10、前列腺素E2可以显著抑制T细胞的增殖，然而TGF-β的抗体能够很大程度上减轻这种免疫抑制作用[25]。Yamada等[26]证实，大肠癌来源的外泌体通过活化TGF-β/Smad通路和阻断SAPK通路诱导T细胞向Treg细胞表型转化。在体内外试验中均发现，由大肠癌外泌体诱导出的Treg细胞有更加显著的促肿瘤生长作用。在对人鼻咽癌产生的外泌体的研究中发现，TEX可以抑制T细胞的增殖和Th1、Th17细胞分化，且诱导产生更多的Treg细胞，这种免疫抑制效应的产生与T细胞内ERK、STAT1、STAT3信号通路磷酸化的下降和STAT5磷酸化的上调密切相关。不仅如此，TEX刺激后的CD4+、CD8+T细胞能够分泌更多的IL-1β、IL-6、IL-10等促炎因子[27]。Treg细胞与肿瘤免疫密切相关，患者的外周血和肿瘤组织中的Treg细胞比例升高，可能提示着预后不良[28]。TGF-β是由Treg细胞产生的可以抑制IL-2介导的淋巴细胞增殖，其在促进肿瘤细胞的免疫逃逸中发挥重要作用。TEX不仅可以促进T细胞向免疫抑制细胞的分化，还可以诱导T细胞的凋亡。Muller等[29]的实验证实，肿瘤患者外周血中分离的外泌体与T细胞共培养后，TEX可以通过表达FasL或者抑制T细胞信号分子，例如TCR/CD3f和Tak3的表达，从而诱导CD4+和CD8+T细胞凋亡。

4 总结与展望

外泌体作为细胞间交流的重要媒介，参与了机体内各种各样的生理进程。随着研究者对外泌体功能越来越重视，尤其是关于外泌体在基础领域的分泌途径及相关机制的研究，会加深人类对外泌体全方位的认识。在过去的几十年中，大量的研究表明外泌体在肿瘤的发生发展中起到重要的作用。TEX作为肿瘤微环境中的重要组分对肿瘤具有促进和抑制的双面作用[30]，这可能是外泌体、肿瘤细胞、免疫细胞之间复杂的相互作用的结果。进一步了解TEX如何抑制或促进免疫细胞功能有助于阐明肿瘤发展及转移的机制，我们对于外泌体的研究也是从这方面进行展开。此外，TEX可用于肿瘤免疫治疗，有学者研究表明经膜结合性TRAIL修饰的肿瘤外泌体能够将凋亡信号传递给肿瘤细胞，从而介导了不同肿瘤模型的生长抑制作用[31]，为肿瘤患者提供一种新的治疗选择，在非细胞疫苗方面拥有良好的前景。

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[收稿2016-06-23 修回2016-08-02]

(编辑 倪 鹏)

10.3969/j.issn.1000-484X.2017.02.031

①本文受常州市高层次卫生人才培养工程(No.2016CZLJ016，No.2016CZBJ013)和国家自然科学基金项目(81272323，31500731)资助。

张晓航(1991年-)，女，在读硕士，主要从事肿瘤免疫方面的研究，E-mail:15951750972@163.com。

及指导教师：戚春建(1978年-)，男，博士，博士生导师，主要从事肿瘤免疫方面的研究，E-mail: qichunjian@njmu.edu.cn。

R730.3

A

1000-484X(2017)02-0305-03