肿瘤来源外泌体的肿瘤免疫抑制机制的研究进展

徐 伟 综述，王 珊 审校

(兖矿集团总医院济东院区检验科，山东济宁 272072)

在过去的十年中，学者们对于肿瘤诱发的免疫抑制进行了广泛的研究。实际上，肿瘤免疫逃逸是免疫疗法失败的主要原因。许多肿瘤衍生的因子或信号改变可以调节抗肿瘤免疫从而促进肿瘤的发生、发展。外泌体，尤其是来源于肿瘤的外泌体(TEX)，由于其特殊的生物学功能，被视作一种新的免疫抑制机制，但该说法目前尚未被广泛接受。本文将总结外泌体作为一种纽带，调节免疫细胞的免疫抑制及促进肿瘤进展的具体机制。

1 外泌体的特征

1.1外泌体的结构特征 外泌体是一种双层膜结构的囊泡，存在于各种体液、组织液中，细胞培养上清液中也普遍存在，在正常及病理情况下均可产生[1]。它们作为胞外囊泡(EVs)的最小的一种，直径一般在30～150 nm[2]。通常细胞分泌的EVs有多种类型，外泌体作为其中一种特殊类型，大小不同于其他囊泡，例如中等大小的多囊泡体(MVs)大小为200～1 000 nm，凋亡小体为1 000～5 000 nm等。它们排出细胞的机制、分子内容及功能特性也不一样[3]。MVs是由来源细胞的细胞膜内陷而形成的，或多或少包含部分细胞内的成分。凋亡小体则直接来自死亡细胞的残留物。而外泌体的生物起源比较独特，它们是通过细胞的内吞作用形成的早期核内体，进一步向内凹陷形成小囊泡，当早期核内体发育为晚期核内体后与溶酶体融合并结合到细胞膜上经过膜内陷释放到细胞外而形成的，通常反映全部或者部分起源细胞的分子特征[4]。作为肿瘤细胞产生和释放的外泌体， TEX存在于癌症患者的各种体液中，通常来源于细胞的晚期内体，与细胞膜融合后释放出细胞[5-6]。与正常细胞来源的外泌体相比，TEX占相当大的比例，尤其在晚期恶性肿瘤患者体内，其水平通常是正常细胞外泌体的10倍左右[7-8]。

1.2TEX的功能特性 TEX的分子特征与来源与正常细胞的外泌体不同，并且来源于不同肿瘤细胞的TEX拥有不同的分子特征[9]。外泌体作为一种信息传递介质，TEX则携带了起源肿瘤细胞的信息，传递给其他正常或者恶性细胞。当外泌体与受体细胞结合后，TEX将包含的多种分子特征，包括mRNA、DNA等，释放到细胞内从而改变细胞的生理功能[10]。TEX作为传递介质的机制并未完全清楚，但是可能包括最基础的存在于细胞表面的受体-配体的识别[11]。由于TEX内富含与起源肿瘤细胞相同的免疫抑制分子，TEX作用于免疫细胞后多诱导抑制分子通路的下调[7,12]。提取肿瘤细胞培养上清液可以获得单一的外泌体，用来进行体外和体内动物实验以更有效地研究TEX对免疫细胞的抑制作用。因此，TEX的免疫抑制作用被认为可以有效地促进肿瘤生长、肿瘤免疫逃逸等。TEX分子和遗传内容占来源细胞的5%～50%[13]。然而，有关这些成分传递给外泌体的机制并不清楚。

2 TEX与靶细胞的联系

外泌体产生并释放出来后，可以充当本地或者远处细胞的媒介。在运输过程中，囊泡内物质保存于细胞膜内从而可以避免被降解，因此，外泌体可以顺利地传递于细胞与细胞之间[14]。外泌体与细胞之间的联系有多种机制：(1)通过表面分子直接发出信号来激活细胞内信号通路；(2)与目标细胞膜融合后蛋白质或基因转移到细胞内；(3)通过吞噬作用直接将外泌体吞入细胞内；(4)受体调节的内吞作用。这些外泌体的内容物通过内吞作用进入细胞内后，一部分直接被溶酶体降解并清除而失去生物学功能，另一部分则直接进入细胞器引起受体细胞的功能改变[11]。TEX与受体细胞的细胞膜融合后可以有效地诱导细胞内功能的改变。其中具体下游分子/基因的激活及功能的变化类型取决于受体细胞的种类[15]。TEX可以通过不同的方式与免疫细胞结合。例如，T细胞与TEX通过受体/配体信号吸收TEX，而其他的淋巴细胞[B细胞、自然杀伤(NK)细胞]和单核细胞通过内化的方式吸收TEX。TEX传递给受体细胞调节信号从而促进T细胞持续的Ca2+外流，导致一系列下游信号通路的激活，最终改变受体细胞的转录、翻译功能，改变受体细胞的功能[16]。

3 TEX的免疫抑制机制

3.1TEX对T细胞的影响 所有类型的免疫细胞对于TEX调节的免疫干扰效应十分敏感。但是，对比其他免疫细胞，T细胞对于TEX传递的负调控信号似乎更容易受影响[17]。在T细胞表面有两种关键的受体：T细胞受体(TcR)和白细胞介素-2受体(IL-2R)。研究发现TEX可以有效负调控这些受体。例如，T细胞与TEX共培养后可以下调TcR的zeta链[8]；同时，TEX也可以降低与T细胞激活相关的JAK表达及磷酸化。其中JAK途径对于白细胞介素(IL)-2、IL-7、IL-15等细胞因子的功能发挥非常重要，共享IL-2R的Y链，而TEX引起的JAK活性降低不利于T细胞的增殖[10]。TEX还可以抑制CD8+T细胞的增殖，尤其是调节性T细胞(Treg)。然而正常细胞释放的外泌体可以促进所有T细胞的增殖[9]。同时，TEX还可以促进激活的CD4+T细胞STAT5的磷酸化，而抑制活化的CD8+T细胞STAT5的磷酸化[10]。以上数据表明TEX可以调节受体细胞一些转录因子的功能，比如STATs，从而有效抑制免疫细胞的免疫效应。此外，有研究还发现当加入TEX与黑色素瘤抗原肽脉冲致敏DC和T细胞共培养后，TEX可以优先抑制黑色素瘤特异性CD8+T细胞的产生[17]。

但是TEX对于肿瘤的作用并不是单一的。有学者将TEX与健康者外周血分离的CD4+、CD8+和CD4+CD39+Treg共培养从而研究T细胞转录TEX传递的转录活性和功能改变的机制。他们利用实时荧光定量聚合酶链反应监控24种免疫调节基因的变化情况发现，免疫抑制与免疫激活的基因都有很大改变[11]。造成这一改变的唯一关键因素就是由TEX引起的T细胞内的转录激活，其中包括基因水平调节免疫抑制的改变，也可以观察到mRNA水平的改变。TEX可以调节不同的免疫调节基因，但是对于Treg和CD4+/CD8+T细胞的调节方式也不相同。MULLER等[16]为了验证TEX调节的信号转导相关功能，利用流式细胞术同时检测表达于CD4+效应T细胞表面的一种活性标记CD69。结果发现TEX有效降低了CD4+T细胞表面CD69的表达，这一现象与TEX的免疫抑制作用一致。同时，Treg携带CD39和CD73两种标记蛋白，与TEX共培养后，可以有效上调免疫抑制蛋白的表达，并且成浓度和时间依赖性[18]。这些数据表明，TEX有可能是通过接触T细胞的受体从而抑制T细胞的免疫应答。

3.2TEX对其他免疫细胞的影响 实际上T细胞并不是TEX作用的唯一免疫细胞。TEX可以使NK细胞、B细胞和单核细胞的免疫活性都会受到影响。当与NK细胞共培养时，TEX携带的MICA和MICB配体下调，激动受体的表达，尤其是NKG2D[7]。TEX还可以影响正常单核细胞的分化，促进单核细胞转化为表达转化生长因子(TGF)-β的树突状细胞，有利于前列腺素E2(PGE2)的分泌并且干扰T细胞的生成[13]。总的来说，TEX以生物活性小泡的形式出现，能够对不同类型的免疫细胞产生负面影响，从而通过一种或多种方式参与细胞的分子通路，使受体细胞的功能发生变化。TEX还可以抑制免疫细胞的各种抗肿瘤应答，例如免疫细胞的活化、增殖和细胞毒性作用[17]。TEX也会干扰正常免疫细胞的分化过程，进而促进免疫细胞分化为对肿瘤细胞有促进作用的细胞表型，并促进肿瘤生长[17]。TEX还可以通过促进Treg和髓样来源抑制性细胞的增殖，并且上调这些细胞的抑制作用，以利于肿瘤的免疫抑制及免疫逃逸[19]。

除此之外，TEX还可以干扰免疫治疗。TEX携带的相关抗原作用于目的抗体上，使以抗体为基础的癌症疗法疗效下降，而且TEX存在于体液中，这也使抗体的抗肿瘤效果减弱[20]。近年来，越来越多的数据指出TEX是阻碍抗体、疫苗免疫治疗的主要屏障之一。

4 血浆来源的外泌体与TEX的比较

单独培养肿瘤细胞获得的上清液可以提取比较纯的TEX，而来自癌症患者血浆中的外泌体通常来源于正常细胞和肿瘤细胞[21]。因此，血浆来源的外泌体是由多种不同类型的细胞分泌，其中也包括免疫细胞[22]。因此，癌症患者血浆中的分离出来外泌体的miRNA和蛋白质成分可以同时反映免疫细胞、肿瘤细胞及其他组织细胞的特征[23]。因此，进一步了解TEX如何调节免疫细胞的功能，并明确TEX的miRNA和蛋白特征，对于分离患者血浆中免疫细胞和其他细胞来源的外泌体是非常重要的。

5 小 结

外泌体最初被认为是细胞排出的废物，随着研究的深入逐渐发现其在细胞间沟通发挥着重要作用。TEX可以携带并传递多种抑制性蛋白，与周围的基质组织进行沟通，促进肿瘤增殖、血管生成，抑制宿主的免疫防御。TEX与细胞、周围环境之间的复杂作用，为肿瘤的发生、发展提供了基础。TEX在肿瘤患者水平增加，尤其在化疗或免疫治疗后明显升高，说明TEX在肿瘤发展过程中对免疫有明显的抑制作用。目前致力于找到沉默TEX传递的抑制信号，从而恢复免疫细胞的抗肿瘤应答方法，可以有效地对抗TEX的免疫抑制作用。随着TEX在肿瘤进展中作用的进一步研究，将为肿瘤的免疫抵抗和免疫逃逸机制提供更多依据。