Mol Cancer|腫瘤外泌體和自然殺傷細(xì)胞功能障礙：生物學(xué)作用婴洼、臨床意義和免疫治療意義

原創(chuàng)?huacishu?圖靈基因?2022-01-29 09:04

收錄于話題#前沿分子生物學(xué)機(jī)制

撰文：huacishu

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1、作者綜述了TDEs在腫瘤誘導(dǎo)NK細(xì)胞損傷中的作用及其機(jī)制；

2债热、作者還討論了TDEs在腫瘤免疫治療中消除NK細(xì)胞作用的臨床意義和潛在途徑。

伊朗伊斯法罕醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)院Reza Hosseini教授課題組在國(guó)際知名期刊Mol Cancer在線發(fā)表題為“Cancer exosomes and?natural killer cells dysfunction: biological roles, clinical signifcance and?implications for?immunotherapy”的論文。腫瘤源性外泌體（TDE）在腫瘤生物學(xué)的幾個(gè)方面都發(fā)揮著關(guān)鍵作用×难担現(xiàn)在很明顯，TDEs也通過(guò)抑制抗腫瘤免疫而有利于腫瘤生長(zhǎng)恢氯。自然殺傷細(xì)胞（naturalkiller带斑，NK）作為免疫監(jiān)視系統(tǒng)的重要前哨細(xì)胞，可以在不需要額外激活的情況下勋拟，很早就識(shí)別出惡性細(xì)胞勋磕，從而對(duì)抗腫瘤的發(fā)展和轉(zhuǎn)移「颐遥基于這一原理挂滓，體外擴(kuò)增NK細(xì)胞/NK細(xì)胞系（如NK-92細(xì)胞）的過(guò)繼轉(zhuǎn)移引起了極大的關(guān)注，并作為一種癌癥治療免疫療法被廣泛研究啸胧。然而赶站，通過(guò)利用各種策略，包括分泌外泌體吓揪，癌細(xì)胞能夠破壞NK細(xì)胞的反應(yīng)亲怠。本文綜述了TDEs在腫瘤誘導(dǎo)NK細(xì)胞損傷中的作用及其機(jī)制。本文還討論了TDEs在腫瘤免疫治療中消除NK細(xì)胞作用的臨床意義和潛在途徑柠辞。

腫瘤源性外泌體（TDE）可通過(guò)質(zhì)膜融合团秽、內(nèi)吞作用、吞噬作用叭首、微胞飲作用和脂筏介導(dǎo)的內(nèi)化作用被各種細(xì)胞（優(yōu)先是免疫細(xì)胞）攝取习勤。腫瘤外泌體與免疫細(xì)胞的攝取/相互作用被認(rèn)為參與免疫抑制和腫瘤逃逸。有多種證據(jù)表明焙格，腫瘤外泌體可通過(guò)與細(xì)胞膜融合將其貨物輸送至NK細(xì)胞图毕，阻礙其抗腫瘤功能。研究表明眷唉，來(lái)自胰腺癌細(xì)胞（L3.6pl）和小鼠乳腺癌細(xì)胞（TS/A）的外泌體被NK細(xì)胞吸收并穩(wěn)定存在于細(xì)胞質(zhì)中予颤，這是其細(xì)胞毒性活性降低的原因《簦口腔癌來(lái)源的外泌體和從白血病細(xì)胞系（Jurkat細(xì)胞）獲得的外泌體也被NK和NK-92MI細(xì)胞內(nèi)化蛤虐。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)還表明，來(lái)源于胃癌細(xì)胞系（MKN-45肝陪、MKN-28和SGC-7901）的外泌體主要被NK細(xì)胞和巨噬細(xì)胞吸收驳庭，從而促進(jìn)胃癌細(xì)胞的肺轉(zhuǎn)移。相應(yīng)的結(jié)果表明，外泌體配體與其NK細(xì)胞上同源受體的相互作用可誘導(dǎo)多種下游抑制性信號(hào)通路饲常，抑制其抗腫瘤活性（圖1）蹲堂。少量證據(jù)表明，TDEs能積極影響腫瘤和免疫細(xì)胞的募集和遷移贝淤，從而建立腫瘤微環(huán)境和轉(zhuǎn)移生態(tài)位柒竞。先前的研究表明，腫瘤外泌體介導(dǎo)MDSCs的遷移霹娄，并以CCL2依賴的方式促進(jìn)小鼠乳腺癌細(xì)胞（4T1細(xì)胞）向肺的轉(zhuǎn)移能犯。與這些發(fā)現(xiàn)類似，最近的一項(xiàng)研究表明犬耻，從AML患者中分離的外泌體可以顯著減少NK-92細(xì)胞向腫瘤細(xì)胞的遷移踩晶。進(jìn)一步的蛋白質(zhì)組分析顯示，與從健康供體獲得的外泌體相比枕磁，AML外泌體在CXCL4渡蜻、CXCL7和CCL5（RANTES）中高度富集。值得注意的是计济，與AML外泌體共同孵育降低了NK-92細(xì)胞表面CXCR3的表達(dá)茸苇，這表明AML外泌體下調(diào)CXCR3水平可能是配體介導(dǎo)的，并導(dǎo)致NK-92細(xì)胞遷移到腫瘤部位的減少（圖1）沦寂。這些發(fā)現(xiàn)表明TDEs可以影響幾個(gè)重要的生物學(xué)過(guò)程学密，包括趨化性和免疫細(xì)胞（如NK細(xì)胞）在腫瘤部位的募集。為了進(jìn)一步闡明這一觀察結(jié)果传藏，研究人員檢測(cè)了腫瘤外泌體對(duì)IL-2依賴性NK細(xì)胞增殖途徑的影響腻暮。隨后的結(jié)果表明，不僅TS/A外泌體毯侦，而且來(lái)自MDA231（人類乳腺癌）哭靖、A2058（人類黑色素瘤）和4 T.1（小鼠乳腺癌）細(xì)胞系的外泌體都能顯著阻斷IL-2誘導(dǎo)的NK細(xì)胞增殖。對(duì)IL-2R下游信號(hào)通路的更詳細(xì)研究表明侈离，經(jīng)TDEs處理后试幽，NK細(xì)胞中p42/p44和Akt（PI3K的底物）的活性沒(méi)有改變。然而卦碾，由于觀察到磷酸化Stat5水平降低铺坞，外泌體能夠抑制Jak3的表達(dá)。特別值得注意的是洲胖，Stat5磷酸化的結(jié)果降低取決于TDEs的濃度（圖1）康震。同樣，在用腫瘤外泌體處理的NK細(xì)胞中宾濒，也觀察到細(xì)胞周期蛋白D3及其底物Rb磷酸化水平的劑量依賴性降低。然而屏箍，研究發(fā)現(xiàn)绘梦，經(jīng)TS/A外泌體處理的NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性活性降低并非由于細(xì)胞凋亡橘忱，并且與TS/A外泌體共同孵育不會(huì)改變NK細(xì)胞的活性。來(lái)自人類腫瘤細(xì)胞的外泌體也被發(fā)現(xiàn)選擇性地?fù)p害外周血淋巴細(xì)胞對(duì)IL-2的反應(yīng)卸奉。其他研究也顯示钝诚，與AML外泌體孵育的NK-92增殖減少，并且在注射胃癌衍生外泌體后榄棵，CD8+T和NK細(xì)胞的頻率降低凝颇；然而，這些抗增殖效應(yīng)還沒(méi)有被歸因于誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡疹鳄。用多發(fā)性骨髓瘤來(lái)源的外泌體（MM-EXs）治療也不影響NK細(xì)胞的凋亡和增殖（圖1）拧略。盡管NK細(xì)胞能抑制腫瘤形成的早期階段，但它也能通過(guò)細(xì)胞毒性功能根除實(shí)體瘤瘪弓。然而垫蛆，研究證實(shí)腫瘤細(xì)胞強(qiáng)烈抑制NK細(xì)胞的殺瘤活性。最近的數(shù)據(jù)表明腺怯，除了減少NK細(xì)胞的數(shù)量外袱饭，腫瘤外泌體也是在腫瘤環(huán)境中降低NK細(xì)胞的細(xì)胞溶解活性的候選物。已經(jīng)證明呛占，用AML外泌體處理NK-92細(xì)胞可顯著抑制其對(duì)K562細(xì)胞的細(xì)胞毒性虑乖。同樣，經(jīng)胰腺癌衍生EVs預(yù)處理的NK細(xì)胞對(duì)胰腺癌干細(xì)胞的細(xì)胞毒性降低晾虑。這種機(jī)制可能有助于CSCs避免NK細(xì)胞的清除疹味，從而可能導(dǎo)致腫瘤復(fù)發(fā)。有趣的是走贪，從胰腺癌細(xì)胞中提取的唾液外泌體在體外和體內(nèi)也顯示出降低NK細(xì)胞的細(xì)胞溶解潛能佛猛。同樣，研究還表明坠狡，腹腔注射小鼠乳腺TS/A或4 T.1腫瘤細(xì)胞系產(chǎn)生的外泌體后继找，NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性受損。此外逃沿，雖然在常氧和低氧腫瘤來(lái)源的MVs中觀察到相似的攝取模式婴渡，但與常氧或低氧MVs共同培養(yǎng)的NK細(xì)胞顯示出不同水平的細(xì)胞毒性。引人注目的是凯亮，與常氧MVs處理的NK細(xì)胞相比逝变，缺氧腫瘤源性MVs處理的NK細(xì)胞對(duì)IGR Heu或K562腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞毒性顯著降低（圖1）。其他研究表明毅糟，AML和頭頸癌（HNC）患者的外泌體以及膠質(zhì)母細(xì)胞瘤衍生的外泌體（GBex）顯著抑制人類NK細(xì)胞功能耐床。研究發(fā)現(xiàn)，只有來(lái)自原代ccRCC細(xì)胞（T）的外泌體可誘導(dǎo)NK細(xì)胞功能障礙。更重要的是臼予，研究結(jié)果顯示鸣戴，從晚期（III/IV）ccRCC細(xì)胞分離的外泌體對(duì)NK細(xì)胞的抑制作用比早期（I/II）的抑制作用更強(qiáng)（圖1d）。由于TDE對(duì)免疫細(xì)胞有很大的影響粘拾，因此預(yù)計(jì)暴露于腫瘤外泌體也會(huì)改變NK細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子窄锅。腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和干擾素-γ（IFN-γ）是活化NK細(xì)胞產(chǎn)生的兩種主要細(xì)胞因子，協(xié)調(diào)抗腫瘤免疫反應(yīng)缰雇。膽管癌的外泌體可顯著抑制NK細(xì)胞分泌TNF-α入偷，降低其抗腫瘤功能。同樣械哟，與胰腺癌（L3.6pl）衍生EV共同培養(yǎng)的NK細(xì)胞在TNF-1和IFN-γ產(chǎn)生方面也有顯著降低疏之。用TS/A（小鼠乳腺癌細(xì)胞）外泌體治療也顯示出顯著抑制IL-2刺激的NK細(xì)胞中IFN-γ的釋放，這表明腫瘤外泌體可通過(guò)激活的NK細(xì)胞損害細(xì)胞因子的產(chǎn)生戒良。在經(jīng)常氧或低氧腫瘤源性MVs預(yù)處理的NK細(xì)胞中也觀察到IFNγ表達(dá)降低体捏。值得注意的是，與常氧MVs相比糯崎，低氧腫瘤MVs對(duì)NK細(xì)胞產(chǎn)生IFNγ的減少表現(xiàn)出更顯著的影響几缭，并且發(fā)現(xiàn)外泌體處理的NK-92/NKD細(xì)胞的細(xì)胞毒性降低與這些細(xì)胞表達(dá)IFNγ的減少直接相關(guān)（圖1）。

NK細(xì)胞持續(xù)暴露于腫瘤細(xì)胞表面表達(dá)的配體已被證明會(huì)導(dǎo)致NK細(xì)胞異常沃呢。如前所述年栓，NKG2D的缺失或下調(diào)水平是功能性抑制的NK細(xì)胞的一個(gè)共同特征，其可能由腫瘤或來(lái)源于腫瘤/周圍細(xì)胞的可溶性因子誘導(dǎo)薄霜。研究表明某抓，激活受體NKG2D的MHC I類相關(guān)鏈（MIC）A和MICB配體可以從腫瘤細(xì)胞中脫落，它們?cè)诨颊哐獫{中的存在與受損的NK細(xì)胞反應(yīng)和疾病進(jìn)展密切相關(guān)惰瓜。由于MICA和MICB在腫瘤外泌體上的存在已被證實(shí)否副，因此，外泌體MICA/B可能能夠改變NKG2D的表達(dá)崎坊，類似于其可溶性對(duì)應(yīng)物备禀。關(guān)于這一點(diǎn)，AML外泌體富含膜相關(guān)的MICA/MICB奈揍，被認(rèn)為是NKG2D下調(diào)和伴隨NK細(xì)胞毒性降低的原因曲尸。通過(guò)檢測(cè)NKG2D的下調(diào)是否依賴于外泌體表型，先前的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)男翰，從NKG2D配體陽(yáng)性腫瘤細(xì)胞分離的外泌體另患，包括間皮瘤細(xì)胞系、前列腺細(xì)胞系（PC3或DU145）蛾绎、EBV-B淋巴母細(xì)胞（IB4）昆箕，或從間皮瘤患者胸膜液（PF）中純化的外泌體能夠降低NK細(xì)胞中NKG2D的表達(dá)鸦列。相反，來(lái)自PBMC或成纖維細(xì)胞的外泌體對(duì)NKG2D表達(dá)沒(méi)有影響为严。結(jié)果表明NK細(xì)胞NKG2D的減少是外泌體表型依賴性的敛熬，并且發(fā)生在腫瘤中，而非腫瘤外泌體中第股。然而，另一方面话原，用抗CD63單克隆抗體預(yù)處理22Rv1外顯體夕吻，并不顯著影響NKG2D的表達(dá)。上皮性卵巢癌（EOC）外泌體對(duì)兩種抗癌免疫重要細(xì)胞毒性途徑的免疫抑制能力繁仁，即NKG2D受體-配體途徑和DNAM-1-PVR/nectin-2途徑涉馅，也進(jìn)行了研究。結(jié)果表明黄虱，從EOC腫瘤外植體和EOC細(xì)胞系培養(yǎng)上清液中分離的外泌體稚矿，以及從EOC患者中分離的腹水液，在其表面不同且組成性地表達(dá)來(lái)自MICA/B和ULBP家族的NKG2D配體捻浦，而DNAM-1配體很少表達(dá)晤揣，且與外泌體膜表面無(wú)關(guān)。發(fā)現(xiàn)含有EOC外泌體的Te NKG2D配體顯著下調(diào)外周血單個(gè)核細(xì)胞（PBMC）上NKG2D受體的表達(dá)朱灿，而DNAM-1受體則不受影響昧识。值得注意的是，觀察到NKG2D表達(dá)下調(diào)與NKG2D受體配體介導(dǎo)的NK細(xì)胞在體外對(duì)OVCAR-3和K562細(xì)胞的脫顆粒和細(xì)胞毒性較小有關(guān)盗扒。推測(cè)EOC外泌體作為誘餌跪楞，從而損害NKG2D介導(dǎo)的NK細(xì)胞活性（圖2）。

轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β（TGF-β）是骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）-激活素家族的一種細(xì)胞因子侣灶，眾所周知甸祭，它參與了一系列涉及免疫反應(yīng)調(diào)節(jié)的過(guò)程。它對(duì)包括NK細(xì)胞在內(nèi)的免疫細(xì)胞有抑制作用褥影，這一點(diǎn)尤其為人所知池户。證據(jù)表明，TGF-β降低了NK細(xì)胞上關(guān)鍵激活受體（NKp30和NKG2D）的表面表達(dá)伪阶，并且這種細(xì)胞因子的水平升高與癌癥患者NK細(xì)胞的活性受損有關(guān)煞檩。最近的研究表明，腫瘤外泌體也攜帶高水平的膜相關(guān)TGF-β栅贴，其可誘導(dǎo)與其可溶性對(duì)應(yīng)物類似的免疫抑制效應(yīng)斟湃。目前已有多份報(bào)告顯示，從AML和腎細(xì)胞癌（ccRCC）患者或間皮瘤細(xì)胞分離的外泌體/MVs含有TGF-β檐薯。然而凝赛，在AML外泌體上也有報(bào)道稱注暗，TGF-β的前肽亞型由與成熟TGF-β（~50 kDa）共價(jià)結(jié)合的LAP組成，這種潛在形式的TGF-β在尿素處理后被解離墓猎，進(jìn)一步增加可溶性TGF-β水平捆昏。此外，當(dāng)重組TGF-β添加到腫瘤外泌體中時(shí)毙沾，NKG2D表達(dá)輕微或無(wú)進(jìn)一步變化骗卜，表明腫瘤外泌體單獨(dú)可最大程度地激活TGF1依賴的NKG2D下調(diào)途徑∽蟀基于這些觀察結(jié)果寇仓，研究人員假設(shè)外源性TGFβ可能與細(xì)胞表面的TGFβRI/II受體相互作用，在NK細(xì)胞中誘導(dǎo)抑制性下游信號(hào)烤宙，從而導(dǎo)致NKG2D表達(dá)降低遍烦。當(dāng)與TGFβ+外泌體共同孵育的NK細(xì)胞中觀察到SMAD2/3磷酸化增加時(shí)，這種情況變得明顯躺枕。含有TGF-β的外泌體也顯示下調(diào)NK細(xì)胞中Tbet轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)服猪。然而，TGFβRI/II抑制劑（LY2109761）或TGF-β敲除可將SMAD 2/3磷酸化降低至基線水平拐云。這些發(fā)現(xiàn)支持腫瘤外泌體可將TGFβ輸送至與TGFβRI/II結(jié)合的NK細(xì)胞表面罢猪，隨后上調(diào)SMAD 2/3磷酸化并降低Tbet表達(dá)水平，導(dǎo)致NK細(xì)胞中NKG2D表達(dá)降低和細(xì)胞溶解活性消失（圖3）慨丐。

NK細(xì)胞越來(lái)越被證明是治療癌癥坡脐，特別是血液惡性腫瘤的一種有前途的工具。此外房揭，還有大量正在進(jìn)行的臨床試驗(yàn)备闲，研究NK細(xì)胞免疫療法治療實(shí)體瘤的有效性。然而捅暴，最近在一項(xiàng)針對(duì)AML患者的研究中發(fā)現(xiàn)恬砂，來(lái)源于腫瘤細(xì)胞的外泌體抵消了NK-92細(xì)胞治療的作用（圖4a）。事實(shí)上蓬痒，NK細(xì)胞也通過(guò)眾所周知的抗體依賴性細(xì)胞毒性（ADCC）過(guò)程參與抗腫瘤免疫泻骤。然而，令人驚訝的是梧奢，先前的研究表明腫瘤外泌體可消除NK細(xì)胞的ADCC活性狱掂。例如，已經(jīng)證明表達(dá)HER2的外泌體作為誘餌保護(hù)癌細(xì)胞免受NK細(xì)胞介導(dǎo)的ADCC亲轨。這些發(fā)現(xiàn)支持了腫瘤外泌體對(duì)NK細(xì)胞治療和單克隆抗體（mAb）的治療效果具有決定性破壞作用的觀點(diǎn)（圖4b）趋惨。

迄今為止，通過(guò)研究TDEs對(duì)NK細(xì)胞的影響可以清楚地看出惦蚊，正如其他抗腫瘤免疫細(xì)胞所描述的那樣器虾，腫瘤外泌體是荷瘤宿主免疫抑制的重要參與者讯嫂。此外，人們強(qiáng)烈認(rèn)為這些病毒大小的顆粒會(huì)干擾免疫治療并誘導(dǎo)對(duì)化療的耐藥性兆沙。外泌體抑制/去除的概念已經(jīng)得到重視欧芽，然而，盡管如此葛圃，似乎將IL-15添加到免疫療法中千扔，包括NK細(xì)胞為基礎(chǔ)的療法，可以部分通過(guò)干擾TDEs的抑制作用增加其益處装悲。這一概念得到了幾項(xiàng)臨床試驗(yàn)的支持昏鹃，這些試驗(yàn)表明，IL-15與NK細(xì)胞或其他免疫療法的聯(lián)合使用可增強(qiáng)治療效果诀诊，并可顯著增加緩解作用。一些報(bào)道還表明阅嘶，腫瘤細(xì)胞在基因毒性應(yīng)激和表觀遺傳藥物治療或放療后的外泌體可增強(qiáng)NK細(xì)胞的抗腫瘤反應(yīng)属瓣。另一方面，盡管本綜述討論了幾種生物分子讯柔，但也可能有一些未知/研究較少的分子參與腫瘤NK細(xì)胞功能障礙抡蛙。因此，需要進(jìn)一步研究TDEs介導(dǎo)的NK細(xì)胞損傷的分子基礎(chǔ)魂迄〈纸兀總之，深入了解TDE介導(dǎo)的NK細(xì)胞功能障礙的病理作用和機(jī)制將能夠進(jìn)一步提高NK細(xì)胞以及其他免疫療法在治療癌癥方面的潛力捣炬。

教授介紹

Reza Hosseini博士就職于伊斯法罕醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)院免疫學(xué)教研室熊昌。他的主要研究方向是腫瘤外泌體在NK細(xì)胞功能障礙中的關(guān)鍵作用。腫瘤來(lái)源的外泌體（TDEs）可被NK細(xì)胞吸收或通過(guò)受體-配體相互作用誘導(dǎo)下游信號(hào)湿酸，從而下調(diào)其抗腫瘤活性婿屹。也有大量證據(jù)表明腫瘤外泌體含有過(guò)多的表面配體和生物分子，可干擾NK細(xì)胞的募集推溃、細(xì)胞因子的產(chǎn)生昂利、分子表達(dá)和細(xì)胞溶解活性。因此铁坎，TDE也被認(rèn)為可以抵消NK免疫療法的作用蜂奸。Reza Hosseini博士期望從機(jī)制角度研究TDEs在NK細(xì)胞功能障礙中的作用，并探討在治療癌癥時(shí)對(duì)抗外泌體依賴性腫瘤誘導(dǎo)的NK細(xì)胞損傷的臨床意義和治療方法硬萍。

參考文獻(xiàn)

Hosseini R, Sarvnaz H, Arabpour M, et al. Cancer exosomes and naturalkiller cells dysfunction: biological roles, clinical significance andimplications for immunotherapy. Mol Cancer. 2022;21(1):15.doi:10.1186/s12943-021-01492-7