44分Nature综述：外泌体PDL1在肿瘤免疫逃逸中的重要性

Johnny · 发表于 2020-2-14 22:20:01

本帖最后由 Johnny 于 2020-2-29 12:25 编辑

44分Nature综述：外泌体PDL1在肿瘤免疫逃逸中的重要性

随着能够阻止PD1和PDL1之间相互作用的药物的成功应用，过去十年来癌症治疗领域发生了革命性变化，这些药物获得了美国FDA的批准，用于治疗肺癌、肾癌、膀胱癌、黑色素瘤、霍奇金淋巴瘤和乳腺癌。很多报道已经研究了可溶性PDL1在免疫抑制中的作用以及作为肿瘤进展的预后生物标志物或对免疫疗法反应的预测性生物标志物。人体血液包含多种形式的可溶性或细胞外PDL1（包括外泌体和微囊泡）以及游离形式的PDL1（例如分泌的变体或不同的切割形式），这一事实使该研究变得复杂（图1）。最近的报告表明，在分析对免疫疗法的反应时，区分这些形式非常重要。

图1、表达PDL1的细胞可以产生多种形式的细胞外PDL1
在全血低速离心分离血清或血浆后，最常见的方法是测定可溶性PDL1；无细胞的上清液含有多种类型的细胞外PDL1。因此，血清分析不能区分细胞外囊泡相关、外泌体、脱落或分泌形式的PDL1蛋白，因为所有形式都存在于上清液中。这篇文献使用术语“可溶性PDL1”来指代低速离心后回收的细胞外PDL1的混合群体，这与其它文献中的一般用法是一致的。分析高速离心分离的外泌体PDL1（exoPDL1）的最新论文表明，exoPDL1是PDL1的一种重要形式，它可以直接和系统地抑制抗肿瘤免疫反应。这篇文献回顾了有关exoPDL1的最新数据以及不同形式的可溶性PDL1在肿瘤免疫逃避和癌症免疫治疗中的功能。作者建议区分这些不同可溶性PDL1形式对于理解它们作为免疫应答抑制剂的相对重要性以及作为生物标记物的潜力至关重要。
一、癌症中细胞外PDL1
外泌体PDL1
ExoPDL1介导PD1交联和免疫抑制，因为外泌体不仅可以在其表面表达多个PDL1分子，而且还可以表达其他对T细胞信号转导至关重要的蛋白质，例如MHC分子。实际上，外泌体可能比其他形式的细胞外PDL1发挥更有效的免疫抑制。PD1的作用机制涉及将酪氨酸蛋白磷酸酶SHP2募集到PD1胞质域，在那里它使T细胞受体（TCR）和CD28途径中的近端信号分子去磷酸化。如果TCR和PDL1信号是通过不同的表面传递的，则PD1不会产生免疫抑制作用，这表明PDL1必须与PD1紧密接触TCR-CD28信号才能将SHP2磷酸酶活性定位在该部位。如果肽-MHC分子和PDL1在外泌体上共表达，这将使它们非常接近有效免疫抑制所需的条件。
外泌体还可以通过与靶细胞融合将外泌体内容物卸载到细胞中来进行细胞间通信。在这方面，已经报道了胶质母细胞瘤来源的外泌体中的CD274 DNA，在牙周疾病患者的唾液中发现了含有CD274 mRNA的外泌体。此外，外泌体可以在细胞之间转移多种microRNA、酶和其他分子，并影响细胞活性。这篇文献专注于外泌体功能的最新研究，这些外泌体在其表面表达PDL1，因此可以被治疗性PD1特异性或PDL1特异性抗体阻断。
表达PDL1的外泌体可能是由肿瘤微环境中或肿瘤外部的肿瘤细胞、免疫细胞、间充质干细胞或其他细胞产生的。有研究在异种移植模型中，使用对小鼠或人PDL1特异的抗体，将人类肿瘤相关的exoPDL1与小鼠免疫细胞（宿主）衍生的exoPDL1进行了区分。人exoPDL1的水平与异种移植小鼠的肿瘤大小呈正相关。此外，异种移植黑素瘤产生的exoPDL1起到免疫抑制剂的作用，因为抗人PDL1的抗体抑制了肿瘤的生长。从肺癌细胞株中分离出的含PDL1的外泌体在体外抑制Jurkat T细胞产生的干扰素-γ（IFNγ）。高比例PDL1+外泌体患者的血清也抑制了从非小细胞肺癌（NSCLC）患者中分离出的CD8+ T细胞的体外IL-2和IFNγ的产生。从B16-F10肿瘤细胞分离的表达PDL1的外泌体在体外抑制CD8+ T细胞的增殖和细胞毒性以及肿瘤特异性OT-1 T细胞的活性。静脉内将从肿瘤细胞系中分离出的外泌体处理小鼠会增加肿瘤生长并减少B16-F10肿瘤浸润CD8+ T细胞的数量；抗PDL1抗体治疗阻止了该作用。
使用缺乏PDL1表达或外泌体生成或两者都不存在的小鼠进行的实验证明了exoPDL1可以在体内充当全身性免疫抑制剂的现象。研究表明exoPDL1使肿瘤浸润淋巴细胞和T细胞失活；但是，如果exoPDL1水平被局部抑制，则可能会产生抗肿瘤免疫反应。这类结果提出了一个问题，即如何最好地靶向exoPDL1以增强抗肿瘤免疫反应并克服对PD1阻断的抵抗力。与这些结果一致，来自胃癌细胞系的外泌体抑制了T细胞活化。此外，免疫抑制活性需要在外泌体上同时表达PDL1和MHC I。在胃癌患者中，较高水平的exoPDL1与较少的CD4+和CD8+ T细胞以及减少的颗粒酶B表达相关。较高水平的exoPDL1与胃癌生存期较差有关，而可溶性PDL1并非如此。
Soluble PDL1.
此部分略，详见参考文献。

图2、分离不同形式的可溶性（细胞外）PDL1
二、PDL1作为生物标志物
细胞表面的PDL1
略
外泌体PDL1
外泌体在转移性生态位中起着重要的作用，并且正在成为潜在的免疫治疗生物标志物。一些研究表明，exoPDL1是手术、化学疗法和放射后不良结局的标志物，例如在胃癌和头颈部鳞状细胞癌患者中。然而，很少有研究报道可溶性或exoPDL1是免疫治疗反应的预测生物标志物。在免疫治疗之前和之后测定不同类型的PDL1（总可溶性、微囊泡、外泌体、分泌或脱落）的水平时，exoPDL1的水平而非其他形式的PDL1的水平可以区分出对PD1阻断有反应的转移性黑色素瘤患者。免疫治疗开始后的早期，应答者中exoPDL1的增加幅度显著更高，而总的，微囊泡和无膜的PDL1则没有显著差异，这表明exoPDL1是适应性免疫激活的标志。还不知道exoPDL1的这种增加是源于黑素瘤中肿瘤还是免疫细胞释放的外泌体，还是两者都释放。
PD1途径的阻断会增加PD1+ CD8+ T细胞产生的IFNγ，而该IFNγ又会诱导肿瘤微环境中各种细胞表达PDL1；然而，由于靶向PD1的治疗药物会阻断PD1和PDL1之间的任何相互作用，因此预计这种增加的PDL1表达不会具有免疫抑制作用。在黑色素瘤中，在开始PD1阻断后早期发现exoPDL1增加，因此监测exoPDL1可能是在开始治疗后2个月内筛选出反应者的方法，以及从不同类型的治疗中筛选出受益的患者的方法。因此，exoPDL1可能在临床上可用于监测癌症免疫疗法的疗效。考虑到用PD1阻断抗体nivolumab治疗的NSCLC患者可溶性PDL1水平升高与预后不良相关，应对exoPDL1与分泌的PDL1或脱落的PDL1进行严格分析。免疫激活和衰竭或对PD1阻断的抵抗之间的平衡是复杂的。通过严格分析exoPDL1的作用，我们可以找出将受益于靶向外泌体的一部分患者。
三、临床意义
随着PD1-PDL1途径抑制剂的使用增加，无论是作为单一药物还是在联合治疗中，临床上有用的生物标志物对于使患者获益最大化将变得越来越重要。ExoPDL1是黑色素瘤临床获益的早期指标，可以在添加和更改疗法时进行合理设计，以最大程度地降低毒性并最大化临床获益。定量分析可溶性PDL1和exoPDL1的外周血的测定可能比治疗前的活检更为有用。例如，外周血中exoPDL1的水平可能是免疫疗法后适应性免疫激活的标志物，但也可能鉴定出肿瘤更依赖exoPDL1的患者。在这些患者中，单独或与免疫检查点疗法联用的抑制外泌体释放的小分子（例如分别针对N-SMase2和RAB27A的GW4869和Nexinib-20）可能具有潜力。另外，可溶性PDL1可能有助于我们理解免疫疗法的抗药性机制，如因产生PDL1的分泌变异体而对PDL1阻断疗法产生抗药性，该抗药性可充当抗PDL1抗体的诱饵。鉴于这些关于exoPDL1在黑色素瘤中的临床重要性的令人振奋的结果，很明显，必须严格分离不同形式的细胞外PDL1，以区分它们并确定exoPDL1在其他肿瘤类型中是否在功能上很重要，以及它是否是生物标志物针对性的免疫逃逸机制。

参考文献：
Daassi, D., Mahoney, K.M. & Freeman, G.J. The importance of exosomal PDL1 in tumour immune evasion. Nat Rev Immunol (2020). Doi：10.1038/s41577-019-0264-y IF=44.019

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