癌症中不一样的PD-L1：小细胞外囊泡PD-L1

根据传统观点，程序性死亡蛋白1配体（PD-L1）介导的免疫抑制主要是基于肿瘤细胞与肿瘤浸润性T细胞之间的直接物理接触。最近的研究表明，源于肿瘤细胞的细胞外小囊泡表面也有PD-L1富集，且与细胞表明PD-L1不同。今年6月下旬，npj Precision Oncology（IF=10.092）的一篇文章对小细胞外囊泡（sEVs）PD-L1的最新研究和进展进行了综述，包括sEV PD-L1的生物发生和分泌机制、分离和检测策略以及生物学功能。同时也强调了sEV PD-L1作为肿瘤诊断和预后标志物的应用潜力，特别是在预测抗PD-1/PD-L1免疫治疗的临床反应方面。下面我们详细看一下。

癌症中的小细胞外囊泡PD-L1：已知的和未知的

背景

PD-L1是一种免疫检查点分子，它与程序性细胞死亡蛋白-1（PD-1）相互作用，负向调节免疫细胞的增殖和激活。在正常生理条件下，PD-L1介导的免疫抑制维持免疫稳态，从而保护正常细胞免受不必要的损伤。而在肿瘤中，PD-L1/PD-1信号轴是介导肿瘤进展的主要免疫逃逸机制之一。sEV PD-L1是肿瘤细胞的细胞外小囊泡表面富集的PD-L1，可以直接与T细胞上的PD-1结合，在免疫抑制和免疫治疗耐药性中具有重要的作用。

sEV PD-L1与细胞表面PD-L1的区别

随着研究的不断深入，sEV PD-L1与细胞表面的PD-L1的区别逐渐清晰。首先，sEV的PD-L1的相对水平明显高于其亲本细胞表面PD-L1。癌细胞可以在sEV上隐藏绝大多数的PD-L1，而不是在其自身表面表达PD-L1，这或许是在所有患者中检测到sEV PD-L1，但只有67%的肿瘤活检显示PD-L1表达呈阳性这种现象的一部分原因。第二，细胞表面PD-L1介导的免疫细胞抑制主要发生在肿瘤部位，而携带PD-L1的sEV可以被大量分泌到循环中，诱导全身免疫抑制。第三，由于sEV的小体积、大表面积的特性，sEV PD-L1可以进入深层组织发挥独特功能。由于PD-L1在肿瘤细胞上表达的异质性和动态变化，开发sEV PD-L1作为免疫治疗临床反应的预测生物标志物可能是一个有吸引力的选择。最近，外周血中循环的sEV PDL1被认为是肿瘤诊断的液体活检生物标志物，特别是用于预测患者对免疫治疗的反应，它正在成为肿瘤治疗的一个重要靶点。

sEV PD-L1的来源及调节

研究表明，sEV PD-L1并不是直接来自内质网或高尔基体，而可能主要来源于供体细胞的质膜PD-L1（图1）。Monypenny等人的研究表明ALIX（外泌体生物发生的关键介质）控制PD-L1在细胞与sEV之间分布的平衡。ESCRT成分、Rab家族成员和nSMase2可能参与了PD-L1向腔内囊泡的分类和转运，并在sEV PD-L1生物发生和分泌中发挥了关键作用（图1）。

外界刺激也能增强sEVPD-L1的分泌。例如，在用IFN-γ治疗后，黑色素瘤细胞分泌的sEV PD-L1水平显著升高，但是IFN-γ治疗并没有增加分泌的囊泡数量，提示IFN-γ增强了单个sEV的PD-L1水平，而不是增强了sEV的分泌。此外，Wu等人还揭示了吸烟能刺激来自非小细胞肺癌患者支气管灌洗液中sEV的分泌，增加sEV PD-L1的水平。

图1

sEV PD-L1在免疫抑制中的作用

最近，研究人员证实PD-L1在sEV表面高度外源性表达，sEV PD-L1可直接结合CD8和CD4 T细胞表面的PD-1，抑制T细胞受体介导的T细胞活化（图2）。体内研究进一步发现，sEV PD-L1不仅抑制肿瘤微环境和引流淋巴结中的T细胞活化，而且还抑制远处（如脾脏）甚至循环中的T细胞活化。与PD-L1阴性的sEVs相比，活化的T细胞在暴露于PD-L1阳性的sEVs时明显增强。重要的是，sEV PD-L1的促凋亡作用可以通过阻断PD-L1/PD-1信号通路来逆转。

细胞因子在T细胞介导的抗肿瘤免疫过程中发挥着关键作用。细胞因子（如白细胞介素-2、INF-γ和肿瘤坏死因子）的产生也被PD-L1阳性的sEVs以剂量依赖的方式抑制，这种效应可以通过敲除PD-L1或阻断sEV上的PD-L1来恢复。这些结果表明，sEV PD-L1可以参与免疫检查点通路，抑制细胞因子的产生，诱导T细胞凋亡，补充PD-L1介导的免疫抑制理论。sEV PD-L1诱导的免疫抑制通常伴随着肿瘤的进展，其通过诱导活化的T细胞凋亡和抑制细胞因子的产生来保护肿瘤细胞、促进肿瘤生长。

图2

sEV PD-L1作为癌症诊断和预后的生物标志物

基于sEV的液体活检的理论基础，人们普遍认为，sEV携带着在其亲代细胞中检测到的各种功能分子，sEV的分子图谱可以很好地概括它们的亲本细胞。目前，在不同肿瘤类型中sEV PD-L1的水平及其临床特征均显示出明显的差异和潜在意义，包括肺癌、头颈鳞癌、胃癌、胰腺癌、胶质瘤、乳腺癌等等。这些研究表明sEV PD-L1是恶性肿瘤疾病进展的可靠预测生物标志物，有望作为癌症的诊断和预后的生物标志物。

sEV PD-L1与免疫治疗

基于免疫检查点的免疫治疗癌症患者反应率低，sEV PD-L1可以作为黑色素瘤、肺癌、头颈鳞癌免疫治疗的预测因子。近期的几项临床试验的结果显示，PDL1阳性和阴性的癌症患者都可以从抗PD-1阻断免疫治疗中获益，这可能与肿瘤中PD-L1表达的异质性和动态变化有关。监测循环sEV PD-L1可以作为在免疫治疗中对临床应答者和无应答者进行分层的指标。然而，预测结果因不同的肿瘤类型、检测方法、标本采集时间甚至不同的研究方法而不同造成这种差异的一个关键原因是sEV PD-L1的异质性，即它们不同的细胞来源、大小和分子谱（图3）。

图3

基于此，sEV PD-L1在治疗中的应用主要有三种途径：第一，特异性抑制sEV PDL1的生物发生和分泌；第二，选择性清除现有的PD-L1阳性sEV；第三使用sEV PD-L1抑制过度活跃的免疫系统。

小结

基于sEV PD-L1在免疫抑制和免疫治疗耐药性中的重要作用，可作为癌症的诊断和预后的生物标志物，使得基于sEV PD-L1的液体活检将成为一个非常具有潜力的方向。就现状而言，对于sEV PD-L1的研究将有几个关键方向：PD-L1阳性sEV的异质性研究；基于sEV PD-L1液体活检的标准化，以及基于sEV PD-L1的新型肿瘤治疗方法。对sEV PD-L1研究的已经展开，基于sEV PD-L1的液体活检也必将是大势所趋。

相关生信思路咨询

欢迎扫码