CMI︱蔡志坚团队发文揭示肿瘤细胞来源的胞外囊泡介导抗PD-L1治疗的机制

撰文︱蔡志坚，陈际名

责编︱王思珍，方以一

编辑︱杨彬薇

免疫检查点抑制剂抗PD-1和抗PD-L1的发现是人类对抗癌症的里程碑，可有效提高各种晚期癌症患者的生存期。虽然，抗PD-1和抗PD-L1在临床上取得了巨大的成功，但抗PD-1和抗PD-L1治疗的临床响应率整体并不高，仅为15-30%[1]。原发性和继发性抵抗是导致抗PD-1和抗PD-L1治疗失败的最主要原因[2，3]。因此，阐明抗PD-1和抗PD-L1治疗抵抗的机制可制定出有效提高抗PD-1和抗PD-L1治疗响应率和疗效的策略，具有重要的理论意义和应用价值。

胞外囊泡（Extracellular vesicles, EVs）是各种细胞释放的具有脂质双层膜结构的纳米级囊泡。由于EVs能携带母体细胞来源的蛋白、核酸、脂质及代谢物等物质，因此，参与了不同细胞间的信息交流[4，5]。已有研究表明，肿瘤来源的胞外囊泡（Tumor derived EVs, TEVs）携带大量的膜PD-L1，可通过PD-L1抑制机体系统性的抗肿瘤免疫[6，7]。此外，TEVs的膜PD-L1与抗PD-L1的治疗抵抗相关。有研究发现，抑制小鼠MC38结肠癌和小鼠4T1乳腺癌TEVs的分泌均能显著提高抗PD-L1的抗肿瘤效应[7，8]。然而，TEVs上的PD-L1如何介导抗PD-L1的治疗抵抗仍不清楚。

2022年10月11日，浙江大学基础医学院、浙江大学医学院附属第二医院蔡志坚教授团队在Cellular & Molecular Immunology（CMI）在线发表了题为“Tumor extracellular vesicles mediate anti-PD-L1 therapy resistance by decoying anti-PD-L1”的研究论文。该研究首次揭示了TEVs通过PD-L1“诱捕”并大量消耗抗PD-L1，导致抗PD-L1的治疗抵抗，从而为临床上提高抗PD-L1治疗的响应率提供有效策略。

在本文的研究中，作者首先在体外发现TEVs可通过PD-L1与肿瘤细胞竞争结合抗PD-L1。接着通过邻位连接技术（PLA），作者将每个与抗PD-L1结合的肿瘤细胞膜PD-L1分子可视化为一个红色荧光点。通过该方法，作者发现，回输外源性TEVs可明显减少小鼠肿瘤组织中的红色荧光点，而通过敲除Rab27a抑制肿瘤细胞内源性EVs的分泌则可明显增加肿瘤组织中的红色荧光点（图1）。

图1  近位连接技术显示抗PD-L1与肿瘤细胞膜PD-L1的结合

（图源：Chen, et al., CMI, 2022）

同时，伴随着肿瘤小鼠体内TEVs的增加或减少，抗PD-L1的治疗效果分别被抑制或提升。在抗PD-L1治疗抵抗的小鼠肿瘤模型中，提高抗PD-L1的治疗剂量及抑制内源性TEVs的分泌均可有效废除治疗抵抗，表明TEVs介导了抗PD-L1治疗抵抗的发生（图2）。

图2  TEVs介导抗PD-L1的治疗抵抗

（图源：Chen, et al., CMI, 2022）

此外，作者发现与TEVs结合的抗PD-L1的体内分布发生明显变化，可更多的被组织巨噬细胞及外周血单核细胞所吞噬（图3），从而更快的被溶酶体降解。通过临床药物培西达替尼（PLX3397）抑制巨噬细胞的生成，可明显增加血清中游离抗PD-L1的浓度，促进抗PD-L1与肿瘤细胞PD-L1的结合，并废除抗PD-L1的治疗抵抗（图4）。

图3  TEVs结合改变抗PD-L1的体内分布并更多的被巨噬细胞吞噬

（图源：Chen, et al., CMI, 2022）

图4  临床药物培西达替尼废除抗PD-L1的治疗抵抗

（图源：Chen, et al., CMI, 2022）

最后，作者发现与抗PD-L1相比，抗PD-1具有更好的抗肿瘤作用。抑制内源性TEVs分泌之后，两者却表现出类似的治疗效果。不过，在抗PD-L1治疗的肿瘤小鼠体内检测到更少的PD-1阳性调节性T细胞，而该细胞与免疫检测点治疗后的超进展疾病相关（图5）。因此，在废除TEVs对抗PD-L1的“诱捕”之后，抗PD-L1治疗引起超进展疾病发生的可能性更低，因而，相较于抗PD-1，抗PD-L1可能更适用于临床肿瘤的治疗。

图5 抑制内源性TEVs分泌的治疗效果

（图源：Chen, et al., CMI, 2022）

文章结论与讨论，启发与展望综上所述，该研究揭示了肿瘤来源的胞外囊泡（TEVs）介导的抗PD-L1治疗抵抗的新机制，即TEVs对抗PD-L1的诱捕及巨噬细胞对TEVs结合抗PD-L1的清除，导致其绝对治疗剂量的不足，从而引起抗PD-L1治疗的抵抗。而通过抑制TEVs及巨噬细胞的生成，可使肿瘤PD-L1有效被抗PD-L1所封闭，进而达到抑制肿瘤的效果。此外，在肿瘤组织内，由于肿瘤内部的高压环境，真正浸润到肿瘤深处的治疗性抗体量并不会很高，同时这些浸润的抗体又可快速的被肿瘤时时、大量分泌的TEVs所捕获。因此，TEVs所介导的对抗PD-L1的消耗在临床肿瘤的免疫治疗中需要引起高度的重视。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41423-022-00926-6
浙江大学基础医学院博士研究生陈际名、杨洁和王文慧为该研究的共同第一作者，浙江大学基础医学院蔡志坚教授为该研究的通讯作者。该研究受到国家自然科学基金的资助并得到浙江省免疫和炎症疾病重点实验室的支持。

通讯作者: 蔡志坚教授

（照片提供自：蔡志坚团队）

通讯作者简介（上下滑动阅读） 

免疫学博士，浙江大学教授、博导。长期致力于胞外囊泡与免疫的研究。以通讯作者在Immunity, Journal of Extracellular Vesicles, Nature Communications, Cell Research, Autophagy等知名期刊发表SCI论文25篇。主持国家自然科学基金6项，包括重点项目1项；主持国家重点研究计划子课题1项，“973”计划骨干1项；以第一发明人获国家发明专利授权7项，申请2项；参编专著2部。目前任中国研究型医学学会细胞外囊泡研究与应用专业委员会常委，Extracell Vesicles Circ Nucl Acids杂志编委。应邀为Advanced Science, Theranostics，Cellular & Molecular Immunology, Oncoimmunology等期刊审稿。蔡志坚教授课题组长期招聘博士后，欢迎优秀的科研人才加入。

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参考文献（上下滑动阅读） 

[1] Page, D.B., et al., Immune modulation in cancer with antibodies. Annu Rev Med, 2014. 65: p. 185-202.

[2] Sharma, P., et al., Primary, Adaptive, and Acquired Resistance to Cancer Immunotherapy. Cell, 2017. 168(4): p. 707-723.

[3] Zaretsky, J.M., et al., Mutations Associated with Acquired Resistance to PD-1 Blockade in Melanoma. N Engl J Med, 2016. 375(9): p. 819-29.

[4] Chen, J., et al., Tumor-derived extracellular vesicles: Regulators of tumor microenvironment and the enlightenment in tumor therapy. Pharmacol Res, 2020. 159: p. 105041.

[5] Kalluri, R. and V.S. LeBleu, The biology, function, and biomedical applications of exosomes. Science, 2020. 367(6478).

[6] Chen, G., et al., Exosomal PD-L1 contributes to immunosuppression and is associated with anti-PD-1 response. Nature, 2018. 560(7718): p. 382-386.

[7] Poggio, M., et al., Suppression of Exosomal PD-L1 Induces Systemic Anti-tumor Immunity and Memory. Cell, 2019. 177(2): p. 414-427.e13.

[8] Yang, Y., et al., Exosomal PD-L1 harbors active defense function to suppress T cell killing of breast cancer cells and promote tumor growth. Cell Res, 2018. 28(8): p. 862-864

本文完