外泌體對腫瘤微環境的免疫調節作用及在腫瘤診療中的應用研究進展

何鑫，任偉宏，桑鋒，鄧博文，李文博，榮昊，劉朝陽

(河南中醫藥大學，鄭州450003)

外泌體是直徑為40～150 nm的脂質雙層生物活性囊泡，多囊泡內體與細胞膜融合后將腔內囊泡釋放到細胞外，從而形成外泌體并廣泛分布于各類體液中。Tsg101、Alix和四跨膜蛋白(CD63、CD9、CD81)等標志分子在外泌體中富集，此外，外泌體還可表達主要組織相容性復合體(MHC)Ⅰ類、熱休克蛋白70(HSP70)等分子，介導其參與抗原提呈[1]。外泌體攜帶源自母體細胞的生物活性分子(蛋白質、脂質和核酸)并在不同細胞間傳遞[2]，這一特性使其成為包括惡性腫瘤在內多種疾病發病機制相關研究的熱點。腫瘤微環境(TME)在腫瘤發生、發展中至關重要。外泌體參與免疫細胞和腫瘤細胞間復雜的相互作用。腫瘤源性外泌體(TEX)和免疫細胞源性外泌體(IEX)通過血液循環到達全身各處，調節免疫系統功能，表現為增強或抑制免疫活性，從而影響TME的形成。近年來，外泌體功能及其在腫瘤發展中的作用相關研究較多，基于外泌體特性的臨床應用開發也取得一定進步。現就外泌體對TME的免疫調節作用及在腫瘤診療中的應用相關研究進展綜述如下。

1 外泌體的免疫調節作用

1.1 TEX的免疫抑制作用

1.1.1 TEX調節免疫細胞成熟與增殖 有學者[3]發現結腸癌患者血漿外泌體mTGF-β1表達增加，抑制CD4+T細胞增殖及IFN-γ和TNF-α的產生，形成有利于結腸癌進展的TME。前列腺癌源性外泌體攜帶前列腺素E2(PGE2)，與樹突細胞(DC)上的PGE2受體結合，促使DC表達高水平的CD73，并促進ATP的水解，抑制TNF-α和IL-12產生，阻礙DC成熟和T細胞活化[4]。與之相反，黑色素瘤細胞源性外泌體可促進DC成熟并刺激T細胞的增殖[5]。

1.1.2 TEX調節靶細胞基因表達 黑色素瘤細胞源性外泌體可改變巨噬細胞的細胞因子和趨化因子表達譜，激活NF-κB通路，影響巨噬細胞的基因表達，促進腫瘤細胞免疫逃逸[5]。膀胱癌細胞源性外泌體中的lncRNA PTENP1通過競爭性結合miR-17介導PTEN基因的表達，促進膀胱癌進展[6]。TEX可誘導靜息態調節性T細胞(Treg)表達高水平的CD39和腺苷酸，上調活化態Treg中免疫抑制基因的表達并促進后者快速翻譯為抑制性蛋白質，上調TGF-β、IL-10、COX-2等免疫抑制性分子的表達。此外，TEX還能誘導CD4+T細胞中抑制性基因表達上調，CD69表達缺失和CD4+T細胞功能下降，將影響CD4+T細胞活化，導致其免疫活性喪失[7]。

1.1.3 TEX調節靶細胞表型變化 TEX可誘導靶細胞分子表型向促瘤表型轉化，改變靶細胞功能并促進腫瘤進展。黑色素瘤細胞源性外泌體中miR-155-5p轉移到腫瘤相關成纖維細胞，通過SOCS1/JAK2/STAT3通路誘導細胞產生促血管生成表型，促進腫瘤進展[8]。缺氧狀態下的胰腺癌細胞源性外泌體富含miR-301a-3p，能通過激活PTEN/PI3Kγ通路誘導巨噬細胞的M2極化，促進癌細胞的轉移及擴散[9]。胃癌源性外泌體通過HMGB1/TLR4/NF-κB通路誘導中性粒細胞的N2極化，并展現出促腫瘤轉移特性和免疫抑制能力[10]。

1.1.4 TEX促進免疫抑制性細胞的活化與增殖 具有免疫抑制功能的髓源性抑制細胞(MDSCs)和Treg參與TME的形成與塑造。如膠質細胞瘤源性外泌體(GDE)可抑制MDSCs的分化并促進其增殖；此外，GDE攜帶的miR-10a和miR-21通過RORA/IκBα/NF-κB通路和PTEN/PI3K/AKT通路促進MDSCs的活化，增強其免疫抑制效應，并可能干擾其他免疫細胞的正常分化，進而抑制抗腫瘤免疫[11]。鼻咽癌細胞源性外泌體促進Treg的增殖并增強其免疫抑制能力，誘導腫瘤細胞發生免疫耐受[12]。

1.1.5 TEX通過程序性死亡配體1(PD-L1)和表皮生長因子受體(EGFR)影響TME Chen等[13]報道，轉移性黑色素瘤細胞源性外泌體可表達PD-L1，與PD-1+CD8+T細胞結合后能夠抑制CD8+T細胞活化、增殖與黏附能力，減少IFN-γ、IL-2、TNF的釋放并促進腫瘤進展，提示TEX通過PD-L1抑制T細胞功能、抑制腫瘤免疫從而促進腫瘤的進展。Gao等[14]發現TEX攜帶EGFR，高度活化的EGFR能引起MEKK2活化、干擾素調節因子3(IRF3) Ser173的磷酸化，破壞IRF3的核定位功能，抑制Ⅰ型干擾素的產生，抑制腫瘤患者的先天免疫，促進TME的形成。

1.2 TEX的免疫活化作用 TEX可誘發宿主抗腫瘤免疫的活化。腫瘤細胞經熱處理產生的外泌體富含HSP70，在IL-6作用下將Treg轉化為Th17從而發揮抗腫瘤效應[15]。多柔比星和美法侖聯合治療多發性骨髓瘤時，誘發機體產生較多外泌體并攜帶IL-15RA和IL-15，在外源性IL-15存在的情況下，外泌體可促進NK細胞活化、增殖與成熟，增強NK細胞的免疫監視能力[16]。口腔癌細胞源性外泌體富含NAP1，能通過IRF3途徑促進NK細胞增殖、穿孔素和顆粒酶M釋放增加，同時促進IRF3的表達及其磷酸化，從而增強NK細胞的殺傷能力[17]。

1.3 IEX的免疫調節效應 與TEX相似，IEX既抑制機體免疫，又能增強抗瘤活性，參與調節TME的形成。DC源性外泌體發揮免疫抑制與激活的雙重調節作用，如DC源性外泌體通過PD-L1抑制T細胞活化[18]，又可通過TNF超家族配體(FasL、TRAIL等)觸發腫瘤細胞中Caspase活化、促進細胞凋亡[19]。由IL-4激活的巨噬細胞源性外泌體將miR-223轉運到乳腺癌細胞，通過miR-223/Mef2c/β連環蛋白通路促進腫瘤細胞的侵襲[20]；而巨噬細胞源性外泌體能將miR-223轉移至肝癌細胞，降低肝癌細胞中STMN1的表達，抑制肝癌細胞增殖[21]。

2 外泌體在腫瘤診療中的應用

2.1 外泌體在腫瘤診斷與預后評價中的應用 腫瘤細胞相對正常細胞表達更高水平的外泌體，其脂質雙層結構能保護所荷載的物質免受外部環境影響，最終在外泌體中穩定保存，故外泌體可作為疾病早期診斷及預后評價的工具。

磷脂酰肌醇蛋白聚糖1(GPC1)參與腫瘤生長和血管生成。Wang等[22]報道，嗜鉻細胞瘤源性外泌體和副神經節瘤源性外泌體中包裹的dsDNA包含腫瘤細胞97%的染色體遺傳信息，可用于鑒定腫瘤細胞基因突變，因此可作為嗜鉻細胞瘤和副神經節瘤細胞基因突變篩查、臨床診斷和術前評估標志物。Chen等[13]報道，TEX表達PD-L1，抑制機體免疫，PD-L1表達量在抗PD-1治療過程中將發生變化，依據這種變化可將抗PD-1治療患者分為臨床應答者與非應答者，為外泌體預測抗PD-1治療效果提供了依據。外泌體lncRNA表達譜可反映腫瘤的生物學特征。LINC00161作為lncRNA家族成員，在肝癌患者血漿外泌體中表達增高，這類患者總體存活率和無進展存活率顯著降低，表明外泌體lncRNAs檢測對肝癌的診斷和預后評價有一定價值[23]。有研究認為，尿液外泌體lncRNA MALAT1、PCAT-1、SPRY4-IT1三聯檢測可作為膀胱癌診斷和預測復發的指標[24]。

2.2 外泌體在腫瘤免疫治療中的應用 外泌體作為遞送系統可實現對腫瘤組織的高效藥物呈遞作用。針對外泌體內容物進行靶向治療，有望成為腫瘤治療的新手段。

TEX作為天然載體將CRISPR/Cas9質粒傳遞給卵巢癌細胞并抑制PARP-1的表達，導致腫瘤細胞凋亡，增強腫瘤對順鉑的敏感性，表現出協同的細胞毒性，顯示了外泌體用于腫瘤治療的潛力[25]。Wang等[26]通過對外泌體編輯實現針對性的藥物傳遞，外泌體作為藥物傳遞載體，對腫瘤細胞靶向能力較強，細胞攝取效率高，可顯著改善藥物抗癌效果。正常細胞源性外泌體將PTENP1傳遞給膀胱癌細胞，通過促進細胞凋亡、降低其侵襲和遷移能力，抑制膀胱癌進展[6]。外泌體miR-302b可通過TGF-βRⅡ/ERK途徑抑制肺癌細胞的增殖和遷移，是肺癌潛在的治療靶點[27]。IEX也在腫瘤治療中發揮一定作用，如轉染miR-21抑制劑的巨噬細胞源性外泌體轉運到胃癌細胞后，通過阻礙PDCD4基因啟動從而抑制胃癌進展，比傳統方法顯示出更強的抑瘤能力和更小的細胞毒性[28]。

2.3 外泌體在腫瘤疫苗開發中的應用 外泌體攜帶母體細胞物質的特性使之成為免疫原激活機體免疫，并作為疫苗在腫瘤免疫治療中得到了驗證。研究者用編碼結核分枝桿菌抗原同時表達ESAT-6的質粒轉染B16黑色素瘤細胞，收集其分泌的攜帶腫瘤相關抗原和結核分枝桿菌抗原的外泌體，發現其體內注射后可顯著抑制B16荷瘤小鼠的腫瘤生長，而來自未轉染的B16細胞的外泌體對腫瘤生長無影響，表明ESAT-6+外泌體可激活機體免疫，有望作為腫瘤疫苗[29]。攜帶黑色素瘤抗原的DC源性外泌體可誘導抗原特異性CD8+T細胞活化，并募集T細胞、NK細胞和NK-T細胞到腫瘤部位，使黑色素瘤小鼠腫瘤生長減緩、存活率提高[30]。通過轉染構建表達胃腺癌細胞BGC-823 RNA的DC，該DC源性外泌體能夠誘發強烈的抗腫瘤免疫反應；M1極化的巨噬細胞源性外泌體可被淋巴結中的巨噬細胞和DC攝取，導致Th1細胞因子釋放增加并增強細胞毒性T細胞反應。上述研究表明外泌體作為免疫佐劑可增強抗腫瘤疫苗的活性，抑制腫瘤進展[31]。

總之，大量研究揭示了外泌體在介導細胞間信息交流、腫瘤侵襲和轉移中起關鍵作用。TEX和IEX均可通過免疫抑制與活化效應參與調節TME，影響疾病進展，但由于腫瘤過程的復雜性，外泌體在不同疾病狀態下與靶細胞相互作用的具體機制仍需進一步探究。TEX在基因靶向治療中的潛力及IEX在免疫治療中的應用價值已經引起學界重視。然而，免疫系統清除率高、靶向細胞特異性不理想及傳遞效率不足可能限制外泌體治療的適用性。此外，外泌體的臨床應用也需進一步標準化，并進行質量控制。盡管存在困難，但隨著外泌體作用機制相關研究及外泌體應用試驗的不斷開展，將為腫瘤診斷提供新的策略和理論依據，也必將推動基于外泌體的腫瘤精準治療的進步。