外泌体在感染和疾病期间调节免疫的自然功能

标题：外泌体在感染和疾病期间调节免疫的自然功能

细胞外囊泡可分为三组，外泌体（直径30-120nm）、微囊泡（100-1000nm）和凋亡体（200-500nm）。外泌体胞吐作用和分泌取决于脂质或膜运输分子，如Rab11、Rab27、Rab35等。体内和体外数据都证实外泌体可以促进内化并促进细胞与所有细胞的通讯。有许多研究人员鉴定出的细胞起源特异性蛋白质标记物多种。外泌体还携带蛋白质、脂质、小的非编码、微调控RNA（miRNA）分子和更丰富的功能性信使RNA（mRNA）。外泌体丰富保持较长的半衰期，稳定并且能够进行短距离或长距离通信，这些特征使它们成为治疗应用的合适候选者。外泌体是体内和体外中宏、微分子和遗传递送（DNA，mRNA，miRNA）的可行递送系统。作为免疫治疗剂，来源于B细胞和DC的外泌体可以加载蛋白质（抗原）或肽，证明能够诱导系统抗原特异性B细胞和T细胞反应。与细胞疗法和其他非细胞疗法相比，来自DC的外泌体还有望更精确，更准确地启动针对肿瘤细胞的免疫反应。具体来说，成熟和活化的DC衍生外泌体携带MHC-I和MHC-II分子和共刺激分子，如CD40、CD80、CD86、活性细胞毒性T和自然杀伤（NK）细胞在体外和体内通过有效的抗原特异性T和B细胞反应。这种刺激需要外泌体的MHC-I和MHC-II和T细胞受体分别与T细胞上的CD8或CD4直接相互作用。此外，DC衍生的外泌体可以激活先天性和适应性免疫反应，因为肿瘤细胞诱导抗原特异性反应以克服肿瘤诱导的免疫抑制。 另一项研究还报告了源自成熟DC的外泌体，通过产生和分泌IFN-γ和细胞毒性T淋巴细胞增殖来诱导Th1极化，这些细胞毒性T淋巴细胞增殖负责抗原特异性杀伤体内免疫反应。DCs衍生的外泌体治疗在黑色素瘤和非小细胞肺癌患者中的两期I临床试验已经完成，没有毒性问题和更好的效率。在这两项研究中，表达晚期/转移性黑色素瘤或非小细胞肺癌（IIIb期或IV期）的黑色素瘤相关抗原（MAGE）患者被给予装有MAGE MHC I类和II类限制性肽的DC衍生外泌体。新的免疫调节药物可以逆转晚期癌症患者的肿瘤转移;耐受癌症抑制的策略对于癌症疫苗的开发至关重要，癌症疫苗可应用于广泛的癌症患者。先前的一项研究表明，阿霉素处理的癌细胞释放HSP90和HMGB1，在先天免疫细胞中充当TLR激动剂，并增强抗肿瘤免疫力。超过s TPT抑制先天免疫激活，因为它促进过度细胞死亡并产生不充分的免疫刺激DNA或诱导拓扑异构酶I介导的核小体重塑。含有来自E0771细胞的外泌体的DNA，这些外泌体传递到GM-DC的细胞质中，以激活STING依赖性途径以优化抗肿瘤免疫。TPT激活和抑制可以控制抗肿瘤免疫。化疗仍然是通过各种机制对抗肿瘤的主要治疗方法。它具有细胞毒性作用，如促炎细胞因子分泌，T细胞活化以及骨髓细胞活化和募集。通过肿瘤细胞（如蛋白质B1和DAMPs）释放的细胞毒性药物的免疫原性反应。另一个问题是自我DNA，这是炎症和自身免疫性疾病的关键原因。通过DC的细胞质的自身DNA通过胞质DNA传感器cGAS激活干扰素基因依赖性细胞因子产生刺激物。化疗的另一个副作用是胃肠道综合征。伊立替康（CPT-11）和氟尿嘧啶（5FU）等化疗药物可以通过HCT-116外泌体中的dsDNA诱导肠道炎症，促进IL-1β和IL-18成熟，而黑色素瘤2（AIM2）依赖性激活方式缺乏炎症。这项研究还可视化了AIM2靶向疫苗平台由于化疗诱导炎症对抗肿瘤作用。传染病抗原在血液循环中循环，可以被抗原呈递细胞（APC）捕获。疫苗提供非活性或天然形式的适当抗原佐剂，通常引起有效的免疫反应。在癌症研究中，人类癌症中肿瘤相关抗原（TAA）的现场鉴定触发了癌症疫苗（平台）。一些TAA靶向蛋白是CEA、HER2、p53、MUC1、RAS。但一般来说，这些TAA蛋白是免疫抑制环境，抗原性差。最重要的是，大多数TAA是细胞特异性的，大多数疫苗不是细胞靶向的。在癌症疫苗的情况下，主要是一种机制，即建立TAA免疫抗性状态。据报道，外泌体将细胞间抗原转移到APC并诱导免疫原性。哈特曼等.建议创建表达到人表皮生长因子受体2（HER2）或癌胚抗原（CEA）的细胞外域（ECD）的重组腺病毒载体，该载体与乳粘蛋白的C1C2结构域相连，以及天然未连接的ECD版本的CEA和HER2。由于表达C1C2修饰的CEA / ECD和HER2 / ECD的腺病毒的表面修饰，转基因小鼠模型中外泌体部分的蛋白质表达更高。这项研究验证了可溶性TAA在癌症患者中的低免疫原性，并通过癌症生物标志物分析和改善抗肿瘤免疫反应为癌症疫苗打开了平台。其次，肝细胞癌（HCC）是全球最致命的恶性肿瘤之一，因为它死亡率高，对治疗反应不足，具有侵袭性。基于DC的免疫疗法很有前途，但成本高昂，分离和制备工作繁琐。此外，DC有一个非常低的半衰期。源自携带DC的蛋白质（如MHC I类和II类以及其他共刺激分子）的外泌体可用作DC的替代物进行癌症免疫治疗。肿瘤抗原肽脉冲DC衍生的外泌体在肥大细胞瘤和乳腺癌小鼠中诱导强烈的免疫抑制并引发免疫反应。最近对晚期黑色素瘤患者进行的DC衍生外泌体的临床研究显示出有希望的结果。来自HCC抗原修饰DC的外泌体可以用作HCC的无细胞疫苗，并为HCC免疫治疗打开了窗口。髓源性抑制细胞（MDSC）来源的外泌体可以通过蛋白质，脂质，mRNA和miRNA的差异含量诱导免疫抑制功能。由MDSC引起的炎症与其丰度和抑制活性有关，可增强肿瘤进展。通过分析MDSC和MDSC衍生的外泌体确定了MDSC细胞免疫抑制的机制。这项综合研究确定了多种miRNA和mRNA，其已知或预测的功能与它们参与MDSC介导的免疫抑制一致。

寄生虫或病毒感染的细胞甚至寄生虫本身都可以释放外泌体，通过抗原呈递激活T细胞。相比之下，来自携带HIV Nef或利什曼原虫GP63的微生物分子的外泌体可以抑制T细胞活化或启动免疫效应细胞（如辅助性T细胞或效应B细胞）的凋亡。有趣的是，被细菌感染的巨噬细胞携带通过交叉启动激活CD8和CD4 T细胞的抗原。相比之下，一些受感染的细胞释放携带PAMS，DAMS的外泌体，限制巨噬细胞对INF-Υ刺激做出反应或刺激巨噬细胞产生TNF-α。显示革兰氏阴性细菌如何形成外膜囊泡（OMV）作为基于OMV的疫苗囊泡出现。异源流感嗜血杆菌衍生的OMV具有彻底的特征和大小分布，菌株Rd.KW20，NTHi 2019-R菌株和Hib菌株Eagan之间的囊泡产生量。流感嗜血杆菌OMV的生物标志物筛选研究确定了13种ATP结合盒（ABC）转运蛋白和26种脂蛋白作为针对流感嗜血杆菌感染的潜在疫苗靶向位点。相比之下，来自流感嗜血杆菌的外泌体上的候选疫苗OMP 358和蛋白质D和丝氨酸蛋白酶HtrA等重要毒力因子可用作疫苗递送平台。百日咳是一种呼吸道传染病，在世界上已经流行了十年。有许多类型的疫苗可供选择，如多抗原全细胞百日咳（wP）疫苗、无细胞百日咳（aP）疫苗。使用百日咳外膜囊泡或外泌体含有多种疫苗对抗小鼠中循环Pertactin（PRN）缺陷分离株的肺部感染。由于PRN的缺乏，传统疫苗对这些循环临床分离株的抵抗失败了。持久的免疫力可有效预防百日咳博德特氏菌感染。两剂OMV疫苗CD44 T细胞具有组织驻留记忆（TRM）细胞表型（CD62 CD<>L）+++低CD69和CD103）在免疫后14天积聚在小鼠肺部。外泌体由于其作为药物载体和免疫调节机制的内在特性而受到更多关注。使用带有外泌体的人瘤病毒（HPV）E7蛋白。E7蛋白引发有效和强大的抗原特异性细胞毒性T淋巴细胞（CTL）免疫。注射表达HPV-E7的DNA载体，该载体融合在外泌体锚定蛋白Nef的C末端++穆特（Nef是蛋白质的名称，当它发生突变或工程时，它被写成Nef穆特）。 还对多种病毒产品进行了免疫原性研究，包括埃博拉病毒 VP24、VP40 和 NP、流感病毒 NP、克里米亚-刚果出血热 NP、西尼罗河病毒 NS3 和丙型肝炎病毒 NS3。所有抗原均呈现稳定且可检测的抗原特异性CD8 T细胞处理，外泌体携带Nef+穆特与DNA载体HPV-E7的系绳。作者提出这种多功能CTL疫苗平台将携带DNA载体诱导的抗原特异性CD8 T细胞反应的外泌体作为疫苗应用。这种细胞毒性反应足以杀死表达抗原/肽负载的同源细胞。表达T细胞受体（TCR）或嵌合抗原受体（CAR）的基因工程同种异体或自体T细胞作为细胞免疫疗法有望成为多种癌症的新治疗方法。尽管T细胞治疗效率高，但T细胞疗法显示出独特的毒性，如CAR-T相关脑病综合征（CRES）和细胞因子释放综合征（CRS）。多项研究还描述了靶向细胞毒性T淋巴细胞（CTL）的人T细胞来源外泌体在癌症免疫治疗应用中的益处。CTL 细胞来源的外泌体含有表面膜分子（CD3、CD8 和 TCR），通过适当的抗原/MHC 组合与 TCR 之间的相互作用触发肿瘤细胞死亡。数据验证了CAR-T细胞来源的外泌体可以用作癌症靶向剂，并提高治疗效果和潜在的癌症疫苗平台。共孵育后来源于刚地弓形虫的外泌体可以调节巨噬细胞RAW264.7细胞中的免疫应答。弓形虫外泌体处理后，使用酶联免疫吸附测定（ELISA）的作者发现巨噬细胞中IL-12，TNF-α和IFN-γ的产生更高，IL-10降低。弓形虫外泌体在体外调节巨噬细胞从M1到M2的活化，并触发细胞和体液免疫反应。这种免疫反应可以部分防止小鼠模型中的急性寄生虫感染，并规定外泌体可以作为弓形虫病的潜在候选疫苗。在另一项研究中，作者显示了供体抗原特异性调节性T细胞（T+注册细胞）抑制同种异体移植心脏中的免疫炎症。我们发现外泌体研究在器官移植中的应用。终末期心力衰竭患者的有效治疗方法之一是同种异体移植。一个重要的缺点是异体排斥，这对移植物的长期存活至关重要。免疫抑制剂可以降低排斥反应的发生率，但长期使用可能会产生不良副作用，如肾功能衰竭，恶性肿瘤和感染。我们还知道慢性心脏同种异体移植血管病变通过缺血导致同种异体衰竭。这种排斥反应也与CD4 T细胞介导的延迟型超敏反应（DTH）有关。药物或分子可以通过阻断mTOR依赖性抑制foxp4转录，将幼稚CD3 T细胞从头分化为Treg细胞来诱导免疫耐受。整合素αvβ6可以转化潜伏转化生长因子（TGF）-β以促进Treg细胞。作者表明，携带整合素αvβ6的心血管外泌体的递送促进了供体抗原特异性免疫耐受的产生。另一项研究还表明DC衍生的外泌体促进心脏同种异体移植存活。 作者最终验证了携带MMP1a的供体来源的外周外泌体通过诱导供体抗原特异性Treg来减轻T辅助（Th）2模式炎症来促进同种异体移植心脏存活。随着最近的发病率，我们还发现免疫抑制剂使人容易感染SARs-CoV-2等传染病和癌症进展。关于白血病研究的论文，由于父母白血病细胞中TGF-β1的慢病毒shRNA沉默，白血病细胞衍生外泌体（LEX）中的TGF-β1水平下调。然后孵化LEX++TGF-β1si与DC细胞一起促进共刺激因子和MHC II类分子表面表达的上调，诱导IL-12p70和TNF-α的分泌。使用LEX进行进一步免疫接种TGF-β1si与幼稚LEX相比，刺激更强的特异性细胞毒性淋巴细胞（CTL）反应和自然杀伤（NK）细胞毒性，促进CD4 T细胞增殖和Th1细胞因子分泌。通过下调外泌体TGF-β表达成功诱导抗肿瘤免疫。这种白血病免疫疗法在未来拥有潜在的外泌体疫苗平台。这个外泌体研究领域非常动态，并且随着需求而急剧变化。我们总结了该外泌体领域在疫苗研究和交付方面的发展现状。外泌体将提高疫苗对多种疾病的效率，是为人类带来更多疫苗的多功能平台。

（ANEXT安龄生物科技研发中心）

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