領(lǐng)域：免疫療法

       雜志：Cell

       亮點(diǎn)：

       1）腫瘤細(xì)胞可將PD-L1通過外泌體運(yùn)輸?shù)矫庖呦到y(tǒng)“大本營”

       2）外泌體PD-L1可遠(yuǎn)程抑制免疫反應(yīng)，促進(jìn)腫瘤生長

       3）抑制外泌體釋放PD-L1將成為免疫治療新方向

       4）外泌體缺失的腫瘤細(xì)胞可誘導(dǎo)系統(tǒng)的抗腫瘤免疫和記憶

       5）基因編輯患者癌細(xì)胞有望成為新的免疫細(xì)胞療法

       以PD-1/PD-L1抗體為代表的免疫檢查點(diǎn)抑制劑已經(jīng)徹底改變了癌癥治療。一些先前無法醫(yī)治的惡性腫瘤患者接受這類藥物治療后正在經(jīng)歷長期緩解。然而，盡管療效令人振奮，但只有20%的患者能夠長期響應(yīng)PD-1/PD-L1抗體；此外，PD-1/PD-L1抗體對(duì)某些癌癥的治療效果要比其它癌癥好得多。是什么原因?qū)е铝诉@些現(xiàn)象讓科學(xué)家們困惑不已。

       4月4日，發(fā)表在Cell雜志上的一篇論文中[1]，來自加州大學(xué)舊金山分校（UCSF）的科學(xué)家們獲得一個(gè)驚人的發(fā)現(xiàn)：一些看起來PD-L1水平很低的腫瘤其實(shí)偷偷將大量的PD-L1送到免疫系統(tǒng)的大本營，這些遠(yuǎn)走他鄉(xiāng)的PD-L1遠(yuǎn)程抑制了抗腫瘤免疫反應(yīng)。

       領(lǐng)導(dǎo)該研究的泌尿?qū)W教授Robert Blelloch博士說：“患者對(duì)免疫檢查點(diǎn)抑制劑的響應(yīng)因癌種不同而大不相同。不過，即便在的情況下，如黑色素瘤，也只有20%-30%的患者響應(yīng)這類藥物；而在前列腺癌中，響應(yīng)免疫檢查點(diǎn)抑制劑的患者比例不到10%。這意味著，大多數(shù)患者對(duì)這種免疫治療無響應(yīng)。為什么會(huì)這樣呢？我們想知道原因。”

       在人體免疫系統(tǒng)中，T細(xì)胞是保衛(wèi)健康的重要士兵。當(dāng)識(shí)別出癌細(xì)胞，它們就會(huì)發(fā)起攻擊。而癌細(xì)胞為了躲避攻擊，在其表面表達(dá)了一種起著“隱形斗篷”作用的蛋白質(zhì)，即PD-L1。當(dāng)PD-L1與T細(xì)胞表面表達(dá)的PD-1蛋白相結(jié)合后，T細(xì)胞就會(huì)將癌細(xì)胞錯(cuò)認(rèn)為正常細(xì)胞，并放任它們?cè)隗w內(nèi)“發(fā)展壯大”。也正是借助這一機(jī)制，癌細(xì)胞躲過了免疫系統(tǒng)的攻擊。

       PD-1/PD-L1抗體之所以能抗癌，就是通過阻斷PD-L1和PD-1之間的相互作用。“隱形斗篷”一旦失效，癌細(xì)胞就無處躲藏，從而可被免疫系統(tǒng)識(shí)別并消滅。

       一些腫瘤對(duì)PD-1/PD-L1抗體產(chǎn)生耐藥性的一個(gè)原因是，它們并不表達(dá)PD-L1。此前，已有研究證明，在前列腺癌患者的腫瘤細(xì)胞中，PD-L1蛋白水平較低或者完全缺失，這可能解釋了為什么這類患者對(duì)PD-1/PD-L1抗體響應(yīng)率非常低。

       然而，在最新發(fā)表的這篇論文中，Blelloch教授團(tuán)隊(duì)獲得了一個(gè)非常不同的發(fā)現(xiàn)。他們的研究顯示，前列腺癌腫瘤其實(shí)大量表達(dá)了PD-L1，但癌細(xì)胞并沒有將PD-L1展示在細(xì)胞表面，而是通過被稱為外泌體的分子“貨船”將PD-L1運(yùn)輸了出去。

       這些癌細(xì)胞中運(yùn)載PD-L1的外泌體通過淋巴系統(tǒng)或血液流動(dòng)到達(dá)淋巴結(jié)。而淋巴結(jié)正是免疫細(xì)胞被激活來保護(hù)機(jī)體的地方。在淋巴結(jié)，來自癌細(xì)胞的PD-L1蛋白發(fā)揮著遠(yuǎn)程抑制免疫細(xì)胞的作用，阻止這類抗癌細(xì)胞找到腫瘤。

       這是非常重要的發(fā)現(xiàn)。外泌體PD-L1不是通過關(guān)閉腫瘤表面的免疫反應(yīng)，而是在免疫細(xì)胞到達(dá)腫瘤之前就發(fā)揮了抑制作用。與表達(dá)在腫瘤細(xì)胞表面的PD-L1不同，外泌體PD-L1對(duì)現(xiàn)有的PD-1/PD-L1抗體具有耐藥性，但原因不明。

       “我們的發(fā)現(xiàn)代表了對(duì)教條的突破。先前的研究認(rèn)為，PD-L1作用于到達(dá)腫瘤微環(huán)境中的免疫細(xì)胞；也就是說，免疫細(xì)胞在腫瘤微環(huán)境中才能遇到具有免疫抑制作用的PD-L1。然而，我們的數(shù)據(jù)表明，對(duì)于許多免疫檢查點(diǎn)抑制劑耐藥性腫瘤來說，情況并非如此。這些腫瘤通過運(yùn)輸外泌體PD-L1到淋巴結(jié)來逃避免疫系統(tǒng)的攻擊，在淋巴結(jié)中，外泌體PD-L1能夠遠(yuǎn)程抑制免疫細(xì)胞的激活。”Blelloch教授解釋道。

       Blelloch教授等之所以會(huì)想到研究外泌體，是因?yàn)樗麄冇^察到了一些奇怪的現(xiàn)象：在一些耐藥性腫瘤中，盡管癌細(xì)胞PD-L1蛋白水平較低，但PD-L1 mRNA水平非常高。此外，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，PD-L1蛋白實(shí)際上在某一時(shí)刻被生產(chǎn)出來了，且沒有被降解。

       基于這些發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家們想到了外泌體，并找到了消失的PD-L1蛋白。

       為了證明外泌體PD-L1能夠?yàn)榘┘?xì)胞打掩護(hù)，研究人員使用了對(duì)免疫檢查點(diǎn)抑制劑耐藥的小鼠前列腺癌模型。當(dāng)他們將來自這些小鼠的癌細(xì)胞注射到健康小鼠中時(shí)，腫瘤瘤迅速生長。但當(dāng)科學(xué)家們利用CRISPR技術(shù)刪除外泌體產(chǎn)生所需的2個(gè)基因時(shí)，被編輯的癌細(xì)胞無法在基因相同的健康小鼠體內(nèi)形成腫瘤。雖然被編輯和未被編輯的癌細(xì)胞都能產(chǎn)生PD-L1，但只有無法產(chǎn)生外泌體的癌細(xì)胞才能夠在PD-L1被阻斷時(shí)被免疫系統(tǒng)識(shí)別和攻擊。

       在另一項(xiàng)補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)中，健康小鼠在被移植了被CRISPR編輯過的癌細(xì)胞后，又立即被注射了攜帶PD-L1的外泌體。結(jié)果顯示，注射到小鼠體內(nèi)的攜帶PD-L1的外泌體能夠抑制抗癌免疫反應(yīng)，從而使缺乏外泌體的癌細(xì)胞形成腫瘤。

       Blelloch教授認(rèn)為，抑制外泌體釋放PD-L1將成為一種新的治療途徑，無論是單獨(dú)用藥，還是結(jié)合當(dāng)前的PD-1/PD-L1抗體，都將有望克服大部分患者對(duì)現(xiàn)有免疫檢查點(diǎn)抑制劑的耐藥性。

       在這項(xiàng)新研究中，科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)令人驚訝的結(jié)果。他們能夠利用經(jīng)CRISPR編輯的缺乏外泌體的癌細(xì)胞來誘導(dǎo)抗腫瘤免疫反應(yīng)，這種免疫反應(yīng)能夠靶向通常對(duì)免疫攻擊耐藥的腫瘤。

       具體來說，研究中，Blelloch博士等首先將經(jīng)CRISPR編輯的無法產(chǎn)生外泌體的癌細(xì)胞移植到正常小鼠體內(nèi)，然后等待90天。接著他們將未經(jīng)編輯的癌細(xì)胞（這些癌細(xì)胞可能具有免疫逃逸能力）移植到相同的小鼠體內(nèi)。結(jié)果顯示，在免疫系統(tǒng)暴露于經(jīng)CRISPR編輯的無法產(chǎn)生外泌體的癌細(xì)胞之后，未經(jīng)編輯的癌細(xì)胞不再被忽視，免疫系統(tǒng)能夠?qū)@些先前無法被識(shí)別的癌細(xì)胞做出強(qiáng)有力的反應(yīng)，阻止癌細(xì)胞增殖。

       研究人員解釋，在暴露于不能產(chǎn)生外泌體PD-L1的癌細(xì)胞后，免疫系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一種抗腫瘤記憶。一旦這種記憶形成，免疫系統(tǒng)就不再對(duì)外泌體PD-L1敏感，因此也可以靶向可產(chǎn)生外泌體PD-L1的癌細(xì)胞。

       當(dāng)被CRISPR編輯過無法產(chǎn)生外泌體的癌細(xì)胞和未被編輯的癌細(xì)胞同時(shí)被移植到同一只老鼠的不同部位后，科學(xué)家們?cè)俅胃械襟@訝。盡管兩種癌細(xì)胞是同時(shí)注射的，但被CRISPR編輯過的癌細(xì)胞占主導(dǎo)地位，它們能夠激活免疫系統(tǒng)發(fā)起攻擊，摧毀生長在另一邊由未經(jīng)編輯的癌細(xì)胞發(fā)展而成的可能能夠抵抗免疫反應(yīng)的腫瘤。

       這些發(fā)現(xiàn)暗示了一種新的免疫療法，即，患者的癌細(xì)胞可以經(jīng)過基因編輯，然后再回輸?shù)襟w內(nèi)，以激活免疫系統(tǒng)攻擊具有免疫反應(yīng)耐藥性的癌癥。

       總結(jié)來說，作者們認(rèn)為，這一發(fā)現(xiàn)的重要性是顯而易見的。目前臨床上還沒有有效的藥物能夠抑制外泌體PD-L1的破壞力。因此，進(jìn)一步了解外泌體PD-L1的生物學(xué)特性有望帶來新的免疫療法，以攻克許多目前治療無效的侵襲性腫瘤，讓更多患者受益。

       相關(guān)論文：

       [1] Mauro Poggio et al. Suppression of Exosomal PD-L1 Induces Systemic Anti-tumor Immunity and Memory. Cell(2019).

       參考資料：

       1# Cancer exports molecular 'saboteurs' to remotely disarm immune system

       2# Newdrugs that unleash the immune system on cancers may backfire, fueling tumor growth

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