外泌體與抗腫瘤免疫治療

外泌體是納米級的囊泡，來源于細胞內溶酶體，可以穿梭傳遞多種生物分子，如核酸、蛋白質、脂質、氨基酸和代謝物，在調節細胞間通訊中起著關鍵作用。

作為腫瘤微環境中最豐富的免疫細胞之一，腫瘤相關巨噬細胞（TAM）受到腫瘤微環境的影響，發揮促進腫瘤生長、免疫抑制、血管生成和癌細胞擴散等功能。外泌體在介導腫瘤微環境中腫瘤細胞與TAM之間的細胞間信息傳遞發揮著重要的功能，這可能為抗腫瘤治療提供新的靶點。

1981年，外泌體首次被描述為由不同細胞類型在體外分泌的納米囊泡，其脂質成分不同于質膜，表明與簡單的膜出芽相比，其來源不同且更復雜。外泌體幾乎可以由所有類型的細胞分泌，包括免疫細胞、血液細胞、神經元細胞、上皮細胞以及癌細胞。它們含有通過生物發生過程從原始細胞中保留下來的蛋白質，此外，外泌體還可以包含miRNA、mRNA，甚至長的非編碼RNA（lncRNA），它們顯著參與外泌體的調節作用。

外泌體的生物活性物質可以通過兩種主要方式影響受體細胞的代謝。第一種是外泌體表面蛋白與靶細胞受體的直接相互作用。第二種是內容物的內化，在與目標細胞的質膜融合后，或通過內吞、巨噬細胞吞噬。外泌體具有重要的臨床意義，尤其是在腫瘤中。

外泌體的主要作用是在有機體細胞之間傳遞信息。它們通過調節細胞的生存能力、狀態和功能，更普遍地參與細胞和組織的內環境平衡，并且它們可以顯著地介導組織修復。外泌體也有助于腫瘤的發生和發展，包括正常細胞轉化為惡性細胞以及血管生成。

TAM在功能上是異質性的，分為兩個主要亞群，M1和M2巨噬細胞。在對脂多糖（LPS）、IFN-γ和GM-CSF的反應中，M1巨噬細胞經歷經典激活并優先分泌抗菌分子和促炎細胞因子，包括活性氧（ROS）、一氧化氮（NO）和IL-6。M1巨噬細胞是抵抗微生物感染的第一道防線。M1巨噬細胞還保持強大的抗原呈遞能力，誘導強烈的Th1反應。

相反，M2巨噬細胞受IL-4、IL-13、IL-10和CSF-1的作用經歷選擇性激活，并優先分泌抗炎細胞因子，包括轉化生長因子β（TGF-β）、IL-10以及蛋白酶（如精氨酸酶-1和MPPs）。M2巨噬細胞在限制免疫反應、誘導血管生成和組織修復方面起著關鍵作用。因此，M2樣TAM的存在與促腫瘤活性相關，而M1樣TAM的存在與抗腫瘤活性相關。

TAM通過分泌促炎癥介質，如TNF-α和ROS，創造有利于腫瘤啟動的誘變微環境。另外， TAM通過分泌趨化因子CCL22以招募Treg，通過分泌TGF-β，來增強Treg的功能。人類TAM還分泌表皮生長因子（EGF）以增強腫瘤細胞的侵襲性。TAM均上調MMP，MMP降解間質膠原，上調膠原的合成和組裝，以重塑TME，有利于腫瘤細胞的侵襲。

許多研究已經證明，腫瘤源性外泌體在單核細胞源性巨噬細胞轉化為調節性巨噬細胞以及通介導癌癥相關炎癥和腫瘤發展中起著至關重要的作用。

外泌體蛋白

研究表明，一些治療性融合蛋白可以被周圍細胞吸收，從而影響腫瘤的進展。一種新的融合蛋白Rab22a-NeoF1與其結合伙伴PYK2可被外泌體傳遞，通過激活RhoA促進細胞遷移和侵襲，促進M2極化以促進肺轉移前生態位的形成，從而導致骨肉瘤細胞的肺轉移。這些發現提供了一種新的治療策略，通過iRGD肽阻斷轉移，從而消除Rab22a-NeoF1與其結合蛋白的關聯。

來源于腫瘤細胞的外泌體還含有免疫調節和促血管生成蛋白，可增強免疫抑制和血管生成能力。例如，與凋亡前列腺癌細胞共培養可增加巨噬細胞中乳脂球EGF因子8（MFG-E8）的表達，其在組織和血清外泌體中高表達，最終抑制促炎癥反應并刺激巨噬細胞極化為M2表型。

除極化外，腫瘤來源的外泌體還可介導單核細胞分化為M2巨噬細胞。例如，多形性膠質母細胞瘤（GBM）的外泌體，在這些外泌體中檢測到多種豐富的蛋白質，包括硫酸軟骨素蛋白多糖4、α-2-巨球蛋白、乳黏蛋白、EGFR和整合素，誘導單核細胞分化為免疫抑制M2表型。

外泌體不僅可以分別誘導巨噬細胞向M1或M2方向分化，而且還可以誘導“混合”表型，“混合”表型可能有助于多種促腫瘤功能。

外泌體miRNA

近年來，大量研究表明，外源性miRNA在腫瘤進展中起著關鍵作用，刺激血管生成并促進轉移。此外，腫瘤源性外泌體miRNA使巨噬細胞極化并靶向多種信號通路，從而對腫瘤進展產生積極或消極的影響。

例如，攜帶來自CRC細胞的miR-203的外泌體被并入單核細胞，以及CRC細胞衍生的外泌體攜帶miR-145和miR-934被巨噬細胞攝取，均被極化為M2表型；結腸癌細胞或膠質瘤分泌的外泌體可傳遞miR-1246并誘導抑制性免疫微環境。

此外，腫瘤細胞源性外泌體中的miRNA在調節巨噬細胞的重編程和M1極化方面也起著重要作用。例如，含有miR-130或miR-33的外泌體增加了TAM的M1特征基因（IRF5、MCP1、CD80）的表達和細胞因子（IL-1β和TNF-α）的分泌，通過將M2轉化為M1表型，從而抑制腫瘤進展。

外泌體lncRNAs

新的研究表明， lncRNAs通過不同的信號途徑在腫瘤發生、巨噬細胞活化和極化中起著關鍵的調節作用，lncRNA介導的TAM和癌細胞之間的串擾有助于腫瘤的發展。

例如，lncRNA RPPH1從CRC細胞源性外泌體轉移到巨噬細胞，介導巨噬細胞的M2極化，增加波形蛋白和Ki67的表達，降低E-鈣粘蛋白的表達，從而促進癌細胞的轉移和增殖。

外泌體circRNA

有研究表明，CircRNA在巨噬細胞分化和極化中發揮作用。例如，circASAP1被認為是抑制性miR-326和miR-532-5p的競爭性內源性RNA，直接靶向MAPK1/CSF-1，并通過激活miR-326/miR-532-5p-MAPK1/CSF-1途徑介導TAMs浸潤。腫瘤源性外泌體攜帶的circRNA的研究尚處于早期階段，其在TME調節中發揮的作用還有待進一步研究。

TAM釋放的外泌體作為細胞間通訊的重要介質，也通過TME傳遞蛋白質、ncRNAs和脂質等物質，賦予癌細胞不同的表型，在腫瘤的發生和轉移中起著至關重要的作用。

外泌體蛋白

研究表明TAMs衍生的外泌體對腫瘤細胞有非常關鍵的影響。例如，整合素αMβ2（CD11b/CD18）存在M2巨噬細胞來源的外泌體中，并且具有顯著的特異性和有效性。將外泌體介導的CD11b/CD18蛋白從TAM轉移到HCC細胞可激活MMP-9信號通路，并增強細胞的遷移能力，以支持腫瘤遷移。此外，載脂蛋白E（ApoE）主要富集于M2極化的巨噬細胞和M2衍生的外泌體中，M2巨噬細胞衍生的外泌體介導M2巨噬細胞向胃癌（GC）細胞的細胞間傳遞，維持M2外泌體ApoE之間的連接，導致PI3K/Akt信號通路激活以重塑細胞骨架，并促進GC細胞遷移。

外泌體miRNA

TAMs浸潤與骨肉瘤（OS）轉移和生長有關。miR-221-3p的過度表達增強了OS細胞在體外和體內的生長，而TAMs中miR-221-3p富集的外泌體通過激活SOCS3/JAK2/STAT3途徑加劇了OS細胞的惡性行為，如增殖、集落形成、遷移和侵襲。

已經證明TAMs有利于腫瘤血管生成，來源于M2巨噬細胞的外泌體在體外和體內均可促進小鼠主動脈內皮細胞（MAEC）的血管生成。此外，RNA測序和qPCR分析證明，M2巨噬細胞源性外泌體中含有miR-155-5p和miR-221-5p，可以轉移到MAEC中。這些發現證實了TAM通過外泌體與腫瘤血管生成之間的相互作用。

外泌體lncRNAs

與miRNA類似，多個lncRNAs也直接或間接參與微環境與腫瘤細胞之間的串擾。例如，lncRNA AFAP1-AS1可通過M2巨噬細胞源性外泌體并轉移至KYSE410細胞，然后下調miR-26a水平并上調ATF2的表達，從而促進食管癌的侵襲和體外肺轉移。

此外，TAM通過外泌體傳遞髓系特異性lncRNA，HIF-1α穩定的長非編碼RNA（HISLA），以促進BC細胞的有氧糖酵解和耐藥性。

外泌體脂質

研究發現，COX1和TXA合成酶1（TBXAS1）在TAM外泌體中顯著富集，在MC38外泌體中幾乎檢測不到；轉染TAM 外泌體的MC38細胞被誘導產生TXB2，表明TAM衍生的外泌體傳遞TXs合成所需的酶。這些結果證實了外泌體介導的功能性脂質從巨噬細胞向腫瘤細胞的轉移最終有助于癌細胞存活。

基于外泌體的療法正在出現，是抑制腫瘤進展或增強抗腫瘤免疫的前沿策略。研究表明，外泌體可以很容易地跨越生物屏障，如血腦屏障，并且可以對其進行修飾以提高效率。由于其轉移能力、脂質雙層結構和獨特的表面蛋白質，外泌體可作為藥物、核酸和蛋白質的納米顆粒載體用于受體癌細胞。

鑒于巨噬細胞在外泌體介導的串擾中起著至關重要的作用，調節巨噬細胞是腫瘤治療的有效策略。外泌體可被用作藥物和siRNA的載體，以逆轉M2 TAM引起的免疫抑制。此外，將TAM重新編程為M1表型也是另一種策略。用來自M1巨噬細胞的外泌體的模擬納米囊泡治療在體外和體內可以刺激M2巨噬細胞極化為M1表型，靜脈注射動物模型抑制體內腫瘤生長；與PD-L1聯合使用后，抗腫瘤作用進一步增強。

利用光聲成像技術可以觀察到負載有氯e6光敏劑（Ce6-R-Exo）的腫瘤衍生修飾外泌體，并能在激光照射下有效地在腫瘤細胞中產生活性氧。它們還可以增加了細胞因子的釋放，表明R-Exos可以用作藥物載體和免疫治療藥物。

外泌體含有腫瘤抗原，可作為癌癥免疫治療的疫苗。DC衍生的外泌體可裝載多種肽抗原（例如MHC I、MHC II），從而刺激CD4+輔助性T細胞和CD8+CTL以誘導抗腫瘤反應。例如，皮下注射TAE-DC疫苗可顯著恢復TME中激活的T細胞，并提高治療效果。

目前的治療策略主要集中在抑制癌細胞來源的外泌體的產生以及阻止靶細胞攝取特定的外泌體。GW4869是外泌體分泌和中性鞘磷脂酶的抑制劑，可抑制外泌體的產生并實現抗腫瘤作用。載有化療藥物（如阿霉素和紫杉醇）的外泌體可以用作新型納米制劑，在癌癥轉移模型小鼠中顯示出高效抗癌能力。

外泌體及其內容物在介導腫瘤和TAM之間的串擾以及重編程宿主免疫反應中起著至關重要的作用。TAMs與免疫逃逸相關，可抑制抗腫瘤免疫，促進腫瘤進展。因此，靶向外泌體并抑制其對TAM的有害影響為活性抗腫瘤藥物的開發開辟了新的視角，通過修飾外泌體將TAM重新編程為M1表型可以作為抑制腫瘤生長的一種有希望的策略。

盡管在這一領域取得了一些實質性的成就，但生物體內外泌體的通訊網絡仍遠未被完全理解。因此，對外泌體、TAM以及腫瘤細胞之間的信息傳遞機制以及作用機制的進一步理解，將有助于進一步的治療開發和臨床應用。

參考文獻：

1.Exosome-Mediated Crosstalk Between Tumor and Tumor-Associated Macrophages. Front Mol Biosci.?2021; 8: 764222.