熊博士资讯 | 外泌体每周速递006

载有抗原的细胞外囊泡在黑色素瘤模型中促进抗PD-1/L1疗效

细胞外囊泡(EV)是细胞间通讯的重要介质，是癌症免疫疗法的潜在候选者。免疫检查点阻断，特别是PD-1/PD-L1，可减轻T细胞耗竭，但仅对一部分癌症患者有效。治疗耐药的原因包括原发性T细胞对癌症抗原的活化程度低、抗原呈递不良以及T细胞浸润到肿瘤中的减少。因此，组合策略已被广泛探索。近日，Cancer Immunol Res杂志上一篇文章研究了EV疗法是否可以在检查点难治性B16黑色素瘤模型中诱导对抗PD-1或PD-L1疗法的敏感性。

在过去十年中，针对免疫阴性、共刺激分子（例如PD-1和PD-L1）的治疗性抗体的使用彻底改变了癌症领域。尽管PD-1/PD-L1信号抑制取得了显著的成功，但只有大约20-30%的患者对抗体单一疗法有反应。已经提出了几种机制来解释这一点。已经表明，抗PD-1或抗PD-L1治疗在对免疫细胞浸润低的肿瘤（即所谓的“冷”肿瘤）给药时无效。为了使抗PD-1/抗PD-L1治疗有效，T细胞需要识别肿瘤细胞。肿瘤可以通过下调I类和II类MHC来逃避免疫杀伤，这会阻止它们被T细胞识别。此外，肿瘤募集并促进免疫抑制细胞的分化，如髓源性抑制细胞(MDSCs)、肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)和癌症相关成纤维细胞(CAFs)，这为浸润免疫细胞创造了一个不利环境。这些免疫抑制细胞表达PD-L1和其他免疫抑制标志物并释放免疫抑制细胞因子，如IL10和TGFβ，从而抑制浸润的免疫细胞，使检查点阻断无效。

为了在检查点无反应的癌症中改善或诱导对抗PD-1/抗PD-L1治疗的反应，需要一种既能促进T细胞浸润到肿瘤中又能促进肿瘤本身免疫原性的疗法。因此，假设载有GC和OVA的EV，通过激活先天性和适应性免疫细胞，有可能在无反应性癌症中诱导所需的抗肿瘤反应。随后，“EV引发”的肿瘤将对抗PD-1/抗PD-L1治疗敏感，从而产生有效的反应。

为了解决这个问题，该研究使用了黑色素瘤小鼠模型，其中肿瘤细胞表达模型抗原OVA，并且对检查点阻断单一疗法不敏感。用OVA和装载αGC的BMDC衍生的EV和/或抗PD-1/抗PD-L1对小鼠进行治疗性或预防性治疗。单独使用抗PD-1或抗PD-L1治疗没有效果，而EV治疗诱导了肿瘤细胞上MHCI类和PD-L1的上调，并增强了总免疫细胞和抗原特异性T细胞的肿瘤浸润细胞，表明所需的免疫反应。当EV与免疫检查点疗法相结合时，观察到对免疫反应的增强作用，这也导致预防模型中的存活率增加。这些数据表明，EV可以促进最初对抗PD-1/抗PD-L1治疗不敏感的肿瘤的反应性，使EV和抗PD-1/抗PD-L1组合治疗成为一种临床上有前途的策略。

该研究发现，注射树突状细胞(DC)衍生的EV，而不是检查点阻断，可诱导有效的抗原特异性T细胞反应并减少荷瘤小鼠的肿瘤生长。在治疗模型中，EV和抗PD-1或PD-L1的联合疗法增强了对装载OVA和α-半乳糖神经酰胺的EV的免疫反应。此外，联合治疗导致预防性肿瘤模型的存活率增加。这表明EV可以在检查点难治性癌症中诱导有效的抗肿瘤免疫反应，并在先前无反应的肿瘤模型中诱导抗PD-1或抗PD-L1反应。

外泌体非编码RNA在中枢神经系统疾病中的作用及潜在临床应用

近日，青岛大学医学部课题组和宁夏医科大学公共卫生与管理学院课题组合作，在Frontiers in Molecular Neuroscience上（Q1, IF：6.261）发表了题为“Exosomal noncoding RNAs in central nervous system diseases: biological functions and potential clinical applications”的综述文章 (2022 Nov 9;15:1004221)。

在文章中，作者系统总结了外泌体ncRNA在中枢神经系统疾病中的作用，探讨了外泌体ncRNA与中枢神经系统疾病发生机制的关系。例如，在中枢神经系统肿瘤中外泌体ncRNA可以通过调节免疫逃逸、促进肿瘤细胞的侵袭和增殖、诱导新生血管生成、抑制免疫功能等机制促进肿瘤的发生发展和转移。与中枢神经系统疾病传统的检测方法相比，ncRNA具有更好的灵敏度和更高的特异性。作者深入探讨了将部分外泌体ncRNA作为中枢神经系统疾病早期诊断标志物的可能性。同时，鉴于外泌体良好的载体功能，作者进一步讨论了将外泌体ncRNA应用于临床治疗的可能性。例如，miR-26a可以促进神经元的恢复和生长，因此可能用于脑卒中的后期恢复治疗。最后，作者系统梳理了将外泌体ncRNA应用于中枢神经系统疾病临床治疗的主要局限性和挑战。

外泌体miR-1304-3p的种族表达差异导致乳腺癌不同进展

来自美国维克森林大学医学院的研究人员发现  乳腺癌死亡率在人种之间存在较大差异，在美国，非洲裔美国人和白种人差异巨大。然而，这里确切的分子机制仍然难以了解。miR-1304-3p是非裔美国患者中上调最多的microRNA，miR-1304-3p的表达与非裔乳腺癌患者的无进展生存期差显著相关，可以作为血清预后生物标志物。相关研究以“Exosomal miR-1304-3p promotes breast cancer progression in African Americans by activating cancer-associated adipocytes”为题发表于12月14日的nature communications杂志上。

在美国，乳腺癌是女性最常见的癌症类型，也是癌症死亡的主要原因。肿瘤由广泛的病理因素形成，可以以不同的分子亚类型为特征。即使在排除了社会经济因素等影响后，与白种人相比，乳腺癌在非洲裔美国人的影响也是失调的：非裔患者的乳腺癌死亡率比白种人患者高40%。非裔女性被诊断为三阴性乳腺癌的概率是白种人女性的两倍，两组人群中在激素受体阳性患者中死亡率也存在显著差异。然而，人们对不同种族之间乳腺癌预后差异的内在生物学差异和机制仍然知之甚少。

MicroRNAs已成为导致这种差异的重要因素。研究团队之前的研究表明，miR483-SOS1信号轴在调节不同种族乳腺癌的不同结局中发挥作用。多项研究表明，许多microRNA及其异构体在非裔美国人和白人美国人之间表现出差异表达，特别是在ER阴性或三阴性乳腺癌中。然而，这些microRNA如何导致乳腺癌预后的差异在很大程度上是未知的。

外泌体由细胞分泌，携带核酸和蛋白质介导肿瘤微环境中的细胞间通讯。由于外泌体中的microRNAs受到保护，不受RNase依赖性降解的影响，因此外泌体在血浆或血清样本中稳定检测，并可作为临床诊断应用的生物标志物。该研究团队此前已经发现，外泌体miR-1246可作为乳腺癌脑转移的生物标志物。

在这项工作中，研究人员为了鉴定非裔美国人和白人美国人之间差异表达的血清外泌体microRNA，并可能在肿瘤微环境中发挥作用，对患者的血清外泌体进行了microRNA测序分析。结果发现，miR-1304-3p在非裔美国人乳腺癌患者的血清外泌体中高度表达，miR-1304-3p的表达受到一个与非裔美国人和白种人之间等位基因频率差异相关的单核苷酸多态性（SNP）的调控。研究发现外泌体miR-1304-3p被纳入脂肪细胞，并直接靶向抗脂肪生成因子GATA2，随后促进甘油三酯的分泌，从而促进肿瘤细胞生长。位于miR-1304茎环区域SNP显示非洲裔和美国白人群体之间G等位基因频率的显著差异，这促进了miR-1304-3p的成熟。因此，研究结果揭示了乳腺癌进展差异的机制，并提示miR-1304-3p及其相关SNP作为预测非裔美国患者预后的生物标志物的潜在用途。

miR-1304-3p血清外泌体水平具有种族差异，非裔患者的肿瘤组织中miR-1304-3p也表达增加。

研究人员将稳定表miR-1304或对照的MDA-MB-231细胞用荧光素酶标记，注射到8周龄裸鼠乳腺脂肪垫中。数据表明，miR-1304-3p是一种潜在的肿瘤因子，通过癌细胞和肿瘤微环境之间的通讯促进乳腺癌的进展。

miR-1304-3p在非裔美国人组中表达较高的原因是，miR-1304前体区域存在一个单核苷酸多态性位点(rs2155248)。位于miR-1304前体区域的rs2155248变体在等位基因频率分布上存在种族差异，G等位基因在非裔美国人患者中特别促进了miR-1304-3p的加工和成熟。在癌症相关脂肪细胞引起的癌症进展中，种族特异性SNP与miR-1304-3p的表达之间存在直接联系，而这种microRNA反过来又会分泌并将脂质内容物转移到肿瘤细胞，促进癌症进展。

肺间充质细胞通过外泌体样囊泡分泌脂质促进乳腺癌肺转移

众所周知，肿瘤转移的发生离不开远端器官的微环境支持，但其在这一过程中，代谢如何调节肿瘤转移微环境，其机制目前仍未确定。来自美国杰克森实验室任光文课题组的研究人员发现肺间充质细胞中富含大量脂质，其可以通过外泌体样囊泡的分泌途径将脂质传递给肿瘤细胞和NK细胞，重塑肿瘤前微环境并促进乳腺癌肺转移。相关研究以“Lipid-laden lung mesenchymal cells foster breast cancer metastasis via metabolic reprogramming of tumor cells and natural killer cells”为题发表在Cell Metabolism杂志上。

90%的实体肿瘤引起的相关死亡，是由于远端重要器官的肿瘤转移和治疗后的复发。在肿瘤转移的多个步骤中，播散肿瘤细胞（disseminated tumor cells，DTCs）的远端器官定植是一个效率低下且速度受限的步骤，只有非常低比例的DTC能够逃避了强大的免疫监测，从原发肿瘤位置扩散出来，并在新的具有挑战性的其他器官环境中生存，最终定植在远端的器官。肿瘤转移研究的一系列重大进展揭示了DTC和器官转移前生态位之间复杂的相互作用，这对转移病灶的发展至关重要。然而，这种DTC-器官相互作用主要在细胞、转录层面和蛋白质水平上进行研究。目前尚不清楚器官微环境是否可以在代谢上调节DTC。

目前，有限的证据显示，临床前肿瘤模型中器官生态位定植中存在着代谢调节的概念。在乳腺癌肺转移模型中，在肺间质液中富集的丙酮酸被DTC吸收，启动代谢级联，重编程了细胞外基质，帮助肺转移生态位的形成。在卵巢癌模型中，大网膜脂肪细胞通过脂肪酸氧化（FAO）为DTC提供能量，或激活DTC中的生存和增殖相关信号通路，促进卵巢癌向大网膜转移。这些结果强调了器官微环境在代谢上支持DTC定植方面的新作用。

在实体瘤容易发生的重要器官中，肺是最常见的部位之一。在肺的微环境中，先前的研究表明，浸润的先天性免疫细胞中中性脂质的积累赋予了它们促进肿瘤转移的能力，有助于形成转移前和转移后的生态位。

在这项研究中，研究人员发现肺间充质细胞（mesenchymal cells，MCs）在未发病和荷瘤状态下都表现出高水平的细胞内甘油三酯（TG）含量。研究人员将TG在其中一种肺MCs——脂肪成纤维细胞中进行了研究，发现TG可以保护肺泡免受氧化损伤，并在肺泡发育过程中为肺表面活性剂合成提供底物。然而，肺MC来源的中性脂质在病理过程中的作用仍然是未知的。因此，研究人员利用乳腺癌小鼠模型，研究了肺MCs通过中性脂代谢调节乳腺癌肺转移的机制。

在该乳腺癌模型中，研究人员发现肺间充质细胞MCs在转移前阶段积累了大量中性脂质。而这是由白细胞介素-1β （IL-1β）介导的缺氧诱导脂滴相关蛋白（HILPDA）介导的，HILPDA随后抑制肺MCs中的脂肪甘油三酯脂肪酶（ATGL）活性。小鼠中MC特异性ATGL或HILPDA基因的敲除分别增强和减少了乳腺癌的肺转移，这表明含脂MCs具有促进转移的作用。在机制上，含脂质的MCs通过外泌体样囊泡将脂质运输到肿瘤细胞和自然杀伤细胞（NK），最终导致肿瘤细胞生存和增殖，以及NK细胞功能障碍的增强。单独阻断IL-1β可以显示显著的肿瘤抑制，也发现可以提高NK细胞的免疫治疗效果并减轻肺转移。总的来说，肺MCs通过脂质代谢调节肿瘤细胞进展和抗肿瘤免疫，促进乳腺癌肺转移。

尽管研究人员发现中性脂质，从富含脂质的MCs中转运出来后，在肿瘤细胞（利用脂质）和NK细胞（储存脂质）中经历了不同的命运。然而，潜在的分子机制仍有待确定。此外，原位鉴定脂质来源、MCs释放脂质的刺激因子以及不同肺环境细胞间的脂质转运还有待进一步探索。虽然从含脂的MCs释放的外泌体样囊泡介导肿瘤细胞和NK细胞的功能重编程，但来自细胞外囊泡的确切代谢物仍有待鉴定。含脂MCs仅在肺转移模型的背景下进行了研究，未来研究人员将继续了解这种代谢表型在其他情况下，如稳态、炎症、肺癌和其他肺部疾病中的作用。