在癌症免疫疗法快速发展的时代，对刺激免疫系统的细胞释放小囊泡的应用产生了浓厚的兴趣。作为细胞衍生的纳米囊泡，外来体由于其免疫原性和分子转移功能，在癌症免疫治疗中显示出广阔的前景。
近年来，已发现携带外来体的货物具有改进的技术进步，并在调节免疫反应中发挥功能性作用。特别地，源自肿瘤细胞和免疫细胞的外泌体表现出独特的组成特征，其直接参与抗癌免疫治疗。
更重要的是，外来体可以将其货物运送至靶细胞，从而影响靶细胞的表型和免疫调节功能。在过去的十年中，越来越多的证据进一步表明，外泌体可以参与多种细胞过程，从而促进癌症的发展和治疗效果，显示出促进和抑制癌症的双重特征。
外泌体在癌症免疫治疗领域的潜力是巨大的，外泌体可能成为最有效的癌症疫苗以及靶向抗原/药物载体。
外泌体在癌症治疗领域又有新的进展
近期，外泌体在癌症治疗领域又有新的进展，台湾中国医药大学校长洪明奇院士带领的国际科研团队与美国德州大学安德森癌症中心合作研究发现，肿瘤微环境中的免疫T淋巴细胞（T细胞）可藉分泌含PD-1之外泌体，阻断癌细胞表面以及癌细胞外泌体上的PD-L1分子，进而促进T细胞对癌细胞的杀伤作用，以抑制肿瘤生长，此一研究成果将为癌症外泌体治疗提供了全新策略方向，从而造福癌症病患。
1 July 2021 Vol40 No26
洪明奇带领的国际科研团队，最新发表名为在三阴性乳腺癌中发现活化T细胞可分泌PD-1外泌体以抵抗PD-L1介导的免疫抑制功能之探讨—Activated T cell-derived exosomal PD-1 attenuates PD-L1-induced immune dysfunction in triple-negative breast cancer的研究论文，荣登国际知名期刊《癌基因》（Oncogene），受到医学界的高度重视。
《癌基因》（Oncogene）
近年来，免疫检查点抑制剂疗法，如PD-L1，PD-1，CTLA-4等抑制剂，为癌症免疫治疗取得了瞩目的成绩。但如何进一步提升免疫治疗的效果，科学家们仍持续不断的在基础研究中找寻蛛丝马迹。其中，对于癌细胞产生外泌体以影响治疗效果的研究，逐渐地受到科学界重视。
T细胞可以像发射飞弹般远距攻击癌细胞现今已经知道癌细胞会表现出一种叫PD-L1的分子，可与人体免疫系统T细胞上之PD-1受体结合，进而关闭T细胞消灭癌细胞功能。洪明奇国际科研团队先前更发现，癌细胞更会像发射飞弹一样，以外泌体的型式将PD-L1发射出去，在远程就抑制T细胞的抗癌功能。然而，T细胞是否有类似的反制机制，尚不得而知。
在此最新研究发现，免疫T淋巴细胞同样也可以分泌携带PD-1的外泌体，抵抗肿瘤细胞PD-L1的免疫抑制作用。不但可远程抑制癌细胞上的PD-L1，更可中和癌细胞所发射出的PD-L1外泌体，从而有助于T细胞反制与清除肿瘤细胞的攻击；也就是说，T细胞也可以如发射像飞弹一般远距攻击癌细胞。
研究团队这项外泌体之于肿瘤免疫领域的研究成果，揭示了对免疫系统克服癌细胞的生物功能之全新认知，为开发治疗性外泌体提供了全新理论基础，有助于未来的外泌体和免疫治疗研究，期创造新的癌症治疗手段，从而造福癌症病患。
洪明奇说明，在之前研究中发现，三阴性乳腺癌细胞可以分泌携带PD-L1分子的外泌体，「远程打击」免疫T细胞，通过结合PD-1受体使T细胞失活，丧失了对癌细胞的杀伤作用。相对的，那么T细胞是不是也有可能的配备「防御系统」，以外泌体来反制癌细胞的PD-L1「飞弹攻击」呢？在这个研究中，团队发现了T细胞不只有防御性的「爱国者飞弹系统」更也可做为「飞毛腿飞弹」直接攻击癌细胞。
研究团队创新性地提出了抑制性免疫检查点受体PD-1的抗癌作用：T细胞可以将生成的PD-1分子以外泌体的形式「发射」出去，通过占据癌细胞表面PD-L1位点以及中和癌细胞分泌的PD-L1外泌体，来抵抗癌细胞利用PD-L1介导的T细胞失活，从而维持了T细胞对癌细胞的杀伤作用。
在临床应用层面，治疗性外泌体是癌症靶向治疗的一大热点。外泌体具有体积小，穿透性强，生物稳定性高的特点，并且可以利用其囊形结构包裹小核酸及化疗等药物，被视为良好的癌症治疗载体。此项研究指出外泌体除了作为载体之外，更可创新性的在外泌体表面增加抑制性免疫检查点分子，以进一步加强抗癌效果，这将为未来外泌体与癌症治疗的领域提供了一个新的方向。
由于外泌体作为细胞间信使的独特功能、改变受体细胞生物活性的能力，以及在疾病诊断和靶向药物递送方面的治疗潜力，近年来人们对外泌体研究的兴趣急剧增加。
外泌体与癌症
虽然外泌体释放是正常过程，但癌细胞以高水平释放外泌体，并且其中的货物诱导癌症进展。一旦从细胞释放，肿瘤来源外泌体开始在细胞外空间中循环直至到达目标。在此过程中，外泌体的货物含量受到脂质双层膜的保护，使其免受酶或其他细胞外条件的降解。在被受体细胞摄取后，肿瘤来源外泌体可以改变受体细胞功能和表型，影响周围和远处的非肿瘤细胞，从而促进癌症增殖、传播和转移的有利微环境。癌症进展是一个复杂的过程，外泌体似乎参与了其中的每个阶段。
外泌体促进肿瘤增殖、改变微环境
已有研究报道，肿瘤来源外泌体通过直接激活负责维持肿瘤增殖的信号通路，如P13K/AKT(磷酸化磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B)或MAPK/ERK(丝裂原活化蛋白激酶/细胞外信号调节激酶)，促进肿瘤生长。胃癌细胞通过激活外泌体介导的P13K/AKT或MAPK/ERK通路诱导细胞增殖。另一项胃癌研究证实，外泌体CD97通过MAPK通路介导增殖。此外，来自膀胱癌和口腔鳞状细胞癌细胞的外泌体已显示通过PI3K/AKT和MAPK/ERK通路诱导细胞增殖。
除了对细胞增殖的影响之外，肿瘤细胞衍生的外泌体可以改变微环境，以促进疾病的侵袭和传播。
特别是，来自前列腺癌细胞的外泌体被证明通过向细胞外环境递送转化生长因子β而将成纤维细胞转化为活化的成纤维细胞或肌成纤维细胞。成纤维细胞是肿瘤组织中的主要成分，其活性形式通过分泌生长因子在肿瘤进展中发挥了重要作用。类似地，膀胱癌中的成纤维细胞通过外泌体介导的TGFβ转移被触发分化和激活。
外泌体操纵肿瘤微环境的另一个例子是诱导血管生成。血管生成是利用已存在的血管形成血管的自然过程，在生物体的生长发育过程中以及对损伤的反应中很常见。然而，这一过程在癌症进展中也是必不可少的，因为肿瘤生长需要血管系统的快速形成来提供营养、氧气和废物的清除。
几项研究发现外泌体通过miRNA、mRNA和蛋白质的递送在血管生成中发挥重要作用。例如，Umezu等报道白血病细胞来源的外泌体过表达miR-92a(即一种属于mir-17-92簇的miRNA)进入内皮细胞，并导致迁移和血管生成的增强。此外，Delta-like 4(Dll4)是一种膜结合的Notch配体，在血管发育和血管生成中起着重要作用，可以被外泌体通过3D胶原基质转运到远处的细胞。
外泌体和转移
除了改变局部肿瘤微环境促进肿瘤增殖外，肿瘤来源外泌体还可促进远端器官的转移。肿瘤转移是一个多步骤过程，包括从原发器官脱离、通过基底膜的侵袭和迁移、通过血流的扩散，以及最终适应和定植到继发器官部位。
癌细胞已经开发出外泌体介导的策略来影响转移的许多步骤。例如，三阴性乳腺癌细胞系(MDA-MB-231)过度表达miR-10b，衍生的外泌体可以将miR-10b转移到非恶性人乳腺上皮细胞系，进而诱导侵袭能力。来自上皮性卵巢癌(EOC)细胞的外泌体通过将CD44转移到人腹膜间皮细胞(HPMCs)来增强卵巢癌侵袭。HPMC细胞是腹膜内单层细胞，EOC在转移期间首先附着于腹膜。在从EOC外泌体接收到CD44后，HPMC细胞被重新编程以改变成前趋性纺锤体表型，从而支持EOC的侵袭和转移。此外，来自转移性MDA-MB-231外泌体的miR-105可以靶向紧密连接蛋白(ZO-1)，破坏内皮细胞屏障，诱导血管通透性，并促进体内转移。
在侵袭和渗入血管后，癌细胞可以调节远端器官的微环境，使肿瘤细胞在到达之前能够存活和定植。这些预定的微环境被称为转移前微环境(pre-metastatic niche)，这种现象的形成可以由来自癌细胞的外泌体介导。
研究表明，胰腺导管腺癌(PDAC)来源的外泌体诱导肝内转移前微环境形成，用来自PDAC的外泌体处理的新生小鼠肝转移负担增加。该研究还研究了参与该过程的机制，并揭示肝库普弗细胞对外泌体的摄取诱导TGFβ的产生，其上调肝星状细胞的纤连蛋白产生和骨髓来源巨噬细胞的流入。PDAC来源外泌体的货物含量包括巨噬细胞抑制因子(MIF)的高表达。因此，阻断外泌体中的MIF促使TGFβ、纤连蛋白沉积、巨噬细胞形成和转移肝负荷的减少。
外泌体和癌症免疫系统
肿瘤来源外泌体在癌症发展过程中对免疫系统也有重要影响。
一方面，肿瘤来源外泌体可以刺激针对癌症的免疫反应。例如，肿瘤来源外泌体含有肿瘤抗原并将其递送至树突状细胞，产生外泌体，从而刺激T细胞介导的抗肿瘤免疫反应。因此，外泌体携带的这类特异性肿瘤抗原正在作为免疫疗法中的肿瘤疫苗进行研究。
另一方面，肿瘤来源外泌体可以促进免疫抑制和抑制免疫监测，以便侵入和扩散。事实上，许多肿瘤来源外泌体的货物含有来自母肿瘤细胞的分子，这些分子可以直接或间接地影响免疫细胞的激活、发育和抗肿瘤活性。
基于外泌体的癌症治疗策略
越来越多的研究表明，外泌体可能在癌症治疗干预中占有一席之地。其中包括几种策略：首先，靶向肿瘤来源外泌体以控制癌症进展；或者，基于天然结构和独特的细胞功能，外泌体有潜力作为治疗性分子的天然递送载体。
抑制肿瘤来源外泌体
为了减少疾病来源外泌体表达的数量，许多研究将注意力转向外泌体的生物发生途径，探索如何阻断某些途径以减少外泌体的产生、释放和摄取。
例如，神经酰胺被鉴定为转运必需内体分选复合物(ESCRT)独立生物发生途径中的脂质之一，其合成由中性鞘磷脂酶2(nSMase2)介导。因此，许多治疗试图通过敲除nSMase2基因来减少神经酰胺的产生或添加nSMase2中性抑制剂GW4869，以最终消除或减少外泌体的产生。有研究表明，GW4869治疗降低了miR-10b在乳腺癌中的转移，削弱了miR-10b介导的受体细胞增殖。
靶向Rab蛋白是限制外泌体释放的一种常用方法，因为它们在外泌体的生物发生和分泌中具有重要作用。小Rab GTP酶属于Ras GTPases的超家族，它们是细胞内转运的关键调节因子。特别是，Rab 27a和27b参与了HeLa细胞的MVB对接和胞吐分泌，因此抑制Rab 27a或Rab 27b已被证明可以减少外泌体释放。
阻断外泌体摄取途径也被用来阻止疾病的传播和扩散。外泌体内化机制极其多样，包括网格蛋白介导的内吞作用、吞噬作用、微胞饮作用以及血浆或内体膜融合，从而为靶向外体摄取途径中的各种成分提供了机会。
硫酸肝素(HS)蛋白多糖(HSPGs)已显示出作为外泌体粘附和内化的内化受体起作用。肝素，作为一种HS模拟物，以剂量、大小和整体硫酸化电荷依赖的方式抑制外泌体吸收，并显著减少胶质母细胞瘤细胞迁移。动力蛋白被认为是网格蛋白介导的内吞途径中的必需介质，并可被dynasore有效抑制。淋巴细胞外泌体的吸收被dynasore显著抑制，提示对侵袭性和不可治愈性淋巴瘤的潜在有效治疗。在黑色素瘤细胞中，dynasore抑制正常内皮细胞的外泌体内化，同时阻断肿瘤外泌体诱导内皮细胞中有利于肿瘤微环境的表型改变，包括激活P13K/Akt通路、增强细胞迁移和血管生成。
外泌体作为治疗平台
一种理想的治疗递送载体应特异于靶向部位，对其他器官具有低毒性，高封装和递送效率，在循环中保护有效负载，并保持稳定的释放特征。
近几十年来，基于聚合物的纳米载体得到了发展。然而，这些系统经常面临一些挑战，如药物优先在脾脏和肝脏组织而不是疾病部位积累，聚合物材料的细胞毒性，和随着时间的推移癌细胞产生的多药耐药。为此，外泌体可能是递送药物/核酸的理想的细胞转运体，它比基于聚合物的递送方法有几个优点。
首先，外泌体自然存在于体液中，因此在生理和病理条件下都是稳定的。例如，从人类母乳中提取的外泌体中发现了免疫相关miRNA，它们在酸性条件下非常稳定，因此能够耐受婴儿的胃肠道环境。第二，与其他纳米载体相比，外泌体的毒性和免疫原性更低，尤其是从未成熟的树突状细胞和单核细胞中获得的外泌体。第三，外泌体可以通过将调节耐药表型的蛋白质或miRNA转移到受体细胞来减少其他纳米载体面临的多药耐药性。
此外，由于独特的膜蛋白和脂质可以与受体细胞中的特定受体结合，外泌体被驱动将货物递送到特定的受体细胞，从而提高了递送效率。最后，外泌体能够跨越大多数药物和载体都不能跨越的血脑屏障(BBB)，这使得外泌体成为向大脑传递货物的绝佳选择。
信息来源：https://www.nature.com/articles/s41388-021-01896-1
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6291654/
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