【新综述】免疫细胞来源的外泌体:具有前景的抗癌新方法

2022
04/29

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博雅生命
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谈癌色变,目前对于癌症还没有绝对有效的治疗手段,免疫治疗是近年来兴起的癌症治疗新星,免疫细胞及其分泌物作为免疫系统的重要组成部分,在免疫疗法中占据重要地位。

撰文:福建医科大学 YANG

专家审核:江苏大学附属医院 李晶 教授

人体内多种细胞均可分泌外泌体,包括内皮细胞、免疫细胞、干细胞等。外泌体具有与分泌其的细胞相似的抗癌,抗衰老以及修复组织等作用。近期,发表于《Cancer Research》的一篇综述表明[1],NK细胞释放的细胞外囊泡(即外泌体)在肿瘤治疗领域十分具有前景,其携带的具有抗肿瘤作用的蛋白质和microRNAs,有望成为一种有前景的新抗癌方法。

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NK细胞衍生外泌体治疗癌症的机制

NK细胞分泌的外泌体具有肿瘤归巢能力,一些研究已经报道了NK细胞衍生外泌体在多种肿瘤动物模型的归巢能力,在数分钟至数小时即可在肿瘤内观察到外泌体存在[2]。当外泌体抵达肿瘤组织内部后,其可被肿瘤细胞摄取,而后可通过以下多种机制杀伤肿瘤细胞:

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细胞毒作用

NK细胞分泌的外泌体内含有许多生物活性分子,如细胞毒蛋白、microRNAs,此外,其还可携带具有抗肿瘤作用的药物。外泌体中含有的细胞毒蛋白,如穿孔素,Fas/FasL 等,可引起肿瘤细胞凋亡。同时,外泌体中含有的microRNAs可下调相关基因表达,从而抑制细胞增殖并诱导胞瘤细胞凋亡。

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此外,外泌体可用作运输抗肿瘤药物载体,借助其肿瘤靶向能力,药物可精准到达肿瘤组织,增加肿瘤内部药物浓度[2]。与相同剂量的游离紫杉醇相比,外泌体装载的紫杉醇对人类乳腺癌细胞显示出强烈的抑制作用[3]。

02

免疫调节作用

除了细胞毒作用外,NK细胞分泌的外泌体中还含有多种免疫成分,可通过旁分泌途径或通过循环系统靶向免疫系统来发挥免疫调节作用。

目前,免疫治疗是癌症治疗的一大热点,NK细胞外泌体的上述免疫调节作用,甚至能逆转肿瘤免疫抑制,使其成为癌症免疫治疗的候选药物。

基础实验发现,NK细胞外泌体可以刺激免疫细胞;此外,其还可减轻肿瘤细胞的免疫抑制效应,这可能与其可降低T细胞表明程序性死亡受体(PD-1)的表达等有关[3]。

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图为外泌体细胞毒及免疫调节作用机制  图片来自文献[2]

NK细胞衍生外泌体治疗癌症的优势

最早在2002年,意大利科学家首次发现NK细胞衍生外泌体可表达FasL(凋亡相关因子配体)和穿孔素分子,能够杀死几种类型的癌细胞系。此外,当用NK细胞衍生外泌体对抗正常细胞时,没有观察到细胞毒性[1]。

优势一:选择性杀伤作用

传统用于癌症治疗的放化疗在清除肿瘤细胞的同时不可避免的会对正常细胞造成伤害,NK细胞衍生外泌体具有选择性杀伤作用,只攻击肿瘤细胞而不损害正常细胞,是新一代抗癌策略

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优势二:更小的副作用

众所周知,基于细胞的治疗(包括基于NK细胞的输注)都有引发所谓的“细胞因子风暴”的风险,这是一种大规模的系统性细胞因子释放,可能迫使患者暂停治疗,在某些情况下甚至可能危及生命。

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然而,使用NK衍生的外泌体可能不会伴随这种严重的副作用,目前,体内研究的初步结果其在安全性方面令人鼓舞[1]。

优势三:能够穿透癌细胞的“防护屏障”

NK细胞等免疫细胞给药后很难穿过人体组织中的“天然屏障”,如血脑屏障和血睾屏障等,因此,癌细胞可以在那些部位筑巢并逃避免疫攻击。目前,越来越多的证据表明,NK细胞外泌体具有纳米级的尺寸以及良好的组织渗透性, 能够跨越这些障碍,比使用基于细胞的疗法更具优势[4]。

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外泌体穿过血脑屏障的潜在机制 图片来自文献[4]

免疫细胞外泌体治疗癌症的临床研究证据

通过查阅文献发现,目前关于免疫细胞外泌体治疗癌症的研究大多处于动物实验阶段,进入临床试验的项目还相对较少,披露的结果也不多。

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图片来自文献5

一项研究发现[5],在一小群非小细胞肺癌 (NSCLC) 患者中,分离了NK 细胞及其外泌体以及循环肿瘤细胞 (CTC),结果与健康供体相比,NSCLC患者具有大量 NK 和 NK 外泌体;而且 CTC 数量与NK 和 NK 外泌体数量分别呈负相关及正相关关系,这种关系可能是由于CTC 的数量增加导致更多循环NK细胞受到压力,再加上适当的环境,可能会诱导NK 细胞主动释放更多的外泌体。进一步证明,采集的 NK细胞外泌体对 CTC 表现出细胞毒性作用。

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未来发展的思考

谈癌色变,目前对于癌症还没有绝对有效的治疗手段,免疫治疗是近年来兴起的癌症治疗新星,免疫细胞及其分泌物作为免疫系统的重要组成部分,在免疫疗法中占据重要地位。目前,免疫细胞衍生外泌体在癌症治疗方面取得了一些进展,但大部分局限于动物研究阶段,未来需要推进其临床试验的开展。

此外,在免疫细胞衍生外泌体临床应用前,还需要统一其标准,如制备质量控制、治疗剂量的确定和疗效评估等。总之,免疫细胞外泌体具有独特的功效和抗肿瘤活性,这使它们有可能成为癌症免疫治疗的候选药物,未来可期!

参考文献:

[1] Fabbri M. Natural Killer Cell-Derived Vesicular miRNAs: A New Anticancer Approach?. Cancer Res. 2020;80(1):17-22.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31672842/

[2] Wu F, Xie M, Hun M, et al. Natural Killer Cell-Derived Extracellular Vesicles: Novel Players in Cancer Immunotherapy. Front Immunol. 2021;12:658698. Published 2021 May 21.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34093547/

[3] Han D, Wang K, Zhang T, Gao GC, Xu H. Natural killer cell-derived exosome-entrapped paclitaxel can enhance its anti-tumor effect. Eur Rev Med Pharmacol Sci. 2020;24(10):5703-5713.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32495906/

[4] Chen CC, Liu L, Ma F, et al. Elucidation of Exosome Migration across the Blood-Brain Barrier Model In Vitro. Cell Mol Bioeng. 2016;9(4):509-529.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28392840/

[5] Kang YT, Niu Z, Hadlock T, et al. On-Chip Biogenesis of Circulating NK Cell-Derived Exosomes in Non-Small Cell Lung Cancer Exhibits Antitumoral Activity. Adv Sci (Weinh). 2021;8(6):2003747. Published 2021 Jan 28.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33747745/

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关键词:
NK细胞,泌体,综述,前景,细胞,抗癌,方法,免疫,肿瘤,癌症,药物,屏障,治疗,衍生,文献

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