背景：
胰腺导管腺癌(PDAC)仍被证明是非常具有挑战性的。这种疾病是肿瘤与其周围微环境之间多重相互作用的典型例子。特别是，PDAC的特点是一个非常免疫抑制的环境，有利于癌症的生长，使这种癌症类型对免疫治疗非常有抵抗力。原发肿瘤释放许多影响微环境和免疫景观的因素。细胞外囊泡(EVs)最近被确定为生理和病理过程中确保细胞间通信的不可或缺的实体，似乎在确保这些因子传递到肿瘤周围组织方面起着关键作用。
简介：
2023年9月23日，来自澳大利亚科廷大学健康科学学院的Marco Falasca教授课题组在Semin Cancer Biol（IF: 14.5）杂志上发表题为“Immune evasion on the nanoscale: Small extracellular vesicles in pancreatic ductal adenocarcinoma immunity”的文章[1]。在这篇文章中，作者总结了目前对肿瘤细胞间的串扰和细胞免疫微环境的认识，强调了细胞外囊泡在恶性肿瘤中的作用。作者还讨论了如何将EVs在肿瘤免疫逃逸中的作用转化为临床应用。
主要结果：
细胞外小泡: 定义、特征和功能。
EVs最初被描述为细胞废物处理的一种机制，然而重要的研究表明，这些囊泡在生理和病理生理过程中是邻近和远端细胞之间细胞间通讯的关键介质。术语“细胞外囊泡”描述的是由细胞释放的膜结合的无核颗粒，其大小范围为30-1000nm。根据EVs的大小、分子组成和亚细胞来源，可以将其大致分为三类，其中小EVs (sEVs)的范围为;而中EVs (mEVs)和大EVs (lEVs)的波长分别在200 nm和1000 nm以上。
sEVs由于其纳米级尺寸、广泛的分子含量和高度非均质性，在该领域受到越来越多的关注。几项研究还表明，不同(或相同)细胞类型释放的sEVs在大小和含量上可能不同，这导致了这些囊泡的独特性和高度异质性。sEVs的双脂质结构和脂质排列使其在体液(包括血液、尿液、唾液、腹水和母乳)中具有显著的稳定性和生物利用度。最近，sEVs被研究为癌症进展的关键参与者，并作为药物靶向递送到肿瘤核心的机制。此外，sEVs的广泛和专门的分子组成使其成为新颖的非侵入性诊断或预后生物标志物的有吸引力的来源，特别是在PDAC等疾病中。
PDAC与免疫细胞之间的sEV串扰。
PDAC的特点是骨髓炎性间质伴局部免疫抑制环境。在肿瘤形成过程中，癌源性sEVs抑制免疫监视并促进免疫耐受，为肿瘤生长和生存提供有利的环境。例如，PDAC衍生的sEVs富含免疫抑制分子(如PD-1、PDL1、CTLA4)、肿瘤相关抗原(TAAs)、主要组织相容性复合体(MHC) I类和II类蛋白、共刺激分子和细胞因子，它们可以激活或抑制TME内的免疫细胞。
随着疾病的进展，来自PDAC细胞的sEVs通过刺激促肿瘤和抗炎表型，同时抑制细胞毒性免疫活性，重新编程免疫细胞浸润。具体来说，肿瘤衍生的sEVs可以刺激MDSC积累，抑制树突状细胞(DC)成熟，诱导致瘤性巨噬细胞极化，中和自然杀伤(NK)细胞毒性。体外研究也表明，PDAC衍生的sEVs促进肿瘤相关调节性T细胞(Tregs)的扩增、抑制活化和减少凋亡，进一步的证据表明sEVs在T细胞衰竭和B细胞失活中发挥作用。
图1：胰腺导管腺癌的免疫微环境研究
免疫-基质-肿瘤之间的交流。
TME内的基质包括来自邻近组织或髓样组织的异质细胞群，当暴露于慢性炎症时，经历表型和功能转变以支持肿瘤生长。PDAC TME的一个特点是存在大量细胞外基质蛋白，如胶原蛋白、纤维连接蛋白和糖蛋白，这限制了药物进入肿瘤细胞，并与治疗耐药性和患者预后不良有关。
血管生成性血管内皮细胞、浸润性免疫细胞(IICs)和癌症相关成纤维细胞(CAFs)是TME内主要的基质亚群，它们共同增强免疫逃避，促进癌细胞增殖、侵袭、转移和血管生成(CAFs和IICs)，此外还损害细胞呼吸(CAFs)。TME内免疫细胞和基质细胞之间的相互作用可能通过sEV交换发生，尽管很少有研究集中在PDAC中。在一项研究中发现，CAF来源的sEV可以通过miRNA-320a的转移促进促肿瘤的TAM极化。在黑色素瘤中，发现CAFs释放sEV，通过降低瘤内pH值诱导基质修饰，有利于肿瘤发生。此外，CAF来源的sEVs中的各种RNA载货不仅在胰腺癌中，而且在肺癌、食管癌、前列腺癌、妇科、头颈癌、肝细胞癌、膀胱癌、胃癌、乳腺癌和结直肠癌中也能促进对化疗和放疗的耐药性。研究表明，纤维化胰腺星状细胞(PSCs)通过释放IL-6和激活STAT3信号传导，促进MDSC的分化和积累。
神经浸润与免疫串扰。
神经周围浸润(PNI)一词是指癌细胞与神经之间的相互作用，可能包括癌细胞侵入神经三层中的任何一层，或者癌细胞紧密接触神经并包围至少三分之一的神经周围。PNI可以在所有PDAC阶段发现，在动物模型中，在早期肿瘤发展之前可以看到神经支配的变化。此外，大量研究证实PNI是PDAC患者生存的一个负面预后因素，其浸润深度显著影响转移的形成和生存。此外，大多数PDAC患者患有严重的疼痛，PNI已被强调为影响其生活质量的关键因素。
神经细胞和PDAC细胞均表达的几种分子介质参与刺激神经生长和调节PNI，包括神经生长因子、神经营养因子3和4、脑源性神经营养因子、胶质细胞源性神经营养因子、midkine生长因子、多营养因子、趋化因子、儿茶酚胺等神经递质以及轴突引导基因家族成员如semaphorin 3D。PSCs、CAFs、TAMs、MDSCs、T细胞和雪旺细胞之间的相互作用也与PNI调控有关。值得注意的是，越来越多的证据支持EVs在癌症-神经和免疫细胞-神经串扰中的关键作用。巨噬细胞是周围神经微环境的核心，可以通过释放EVs来促进癌症-神经串扰。
图2：PDAC衍生的sEVs促进髓系细胞群的抑制性激活
sEVs作为递送系统的潜力。
sEVs是一种有吸引力的递送系统，因为它们的细胞样脂质结构为生物或药理学调节剂的靶向递送提供保护，并且可以促进不溶性货物的跨膜运输进入细胞。例如，Zhou等人将化疗药物奥沙利铂(OXA)和半乳糖凝集素-9 siRNA装载到sEVs中，并探索了这些sEVs在体外和体内影响胰腺癌细胞生长的能力。奥沙利铂通过抑制DNA合成和修复引起细胞死亡，但也引发免疫原性细胞死亡，刺激DC成熟和随后的抗肿瘤细胞毒性T淋巴细胞浸润。此外，下调肿瘤细胞半凝集素-3调节肿瘤巨噬细胞相互作用，降低TME中TAMs的免疫抑制作用。该研究还表明，sEVs特异性靶向肿瘤，促进局部药物积累并限制全身分布，从而降低相关毒性。
目前，还有一项涉及PDAC中MSC衍生sEVs的I期临床试验，测试装载靶向Kirsten大鼠肉瘤病毒癌基因同源物(KRAS)常见突变的siRNA的MSC的剂量和副作用;G12D)。该试验基于成功的临床前数据，表明修饰的sEVs在各种PDAC小鼠模型中抑制了癌症并增加了总生存期。
图3：肿瘤源性sEV诱导T细胞抑制的机制
结论和展望：
鉴于其高致死率和难治性，广泛的研究集中在了解驱动PDAC的致癌行为和增加其对治疗的反应。不幸的是，尽管在该领域取得了重大进展，但PDAC仍然定义不清，缺乏明确的、非侵入性的诊断或预后标记物，治疗干预方面也没有什么进展。由肿瘤相关细胞(如基质细胞和免疫细胞)释放的sEVs在由TME决定的分子谱中是独特的。这些信息提供了前所未有的进入肿瘤核心的途径，证明对理解微环境中细胞的致癌行为至关重要。因此，sEVs的分子谱可以作为疾病进展、可能的并发症和预后的标志。鉴于肿瘤发生的性质，PDAC特异性生物标志物尚未建立，目前已确定的生物标志物要么无法证明一致性，要么也在不同起源的癌症中观察到。因此，建立sEVs的多组学方法来识别和分层PDAC肿瘤可能会提高检测的敏感性和对治疗结果的显著预测价值。
我们对原发肿瘤和免疫细胞之间EVs介导的串扰的了解为更好地诊断或治疗PDAC提供了许多机会。例如，通过影响其释放或摄取，或通过阻断其携带的特异性因子来抑制癌源性EVs，可以避免癌源性EVs对免疫细胞的影响，或潜在地增强免疫治疗的效果。这意味着有必要收集更多关于EVs所载货物的特定目标的信息，并提高我们对EVs释放和受体细胞摄取机制的认识。至于EVs作为生物标志物的潜在应用，为了在血液采集的基础上收集可重复的信息，仍有许多问题需要解决。污染物的存在，所收集样本的浓度不足，以及由于存在不同的EV亚群而缺乏特异性，仍然是EV作为生物标志物大规模临床使用的障碍。尽管如此，EVs是目前为数不多的新的可行选择之一，可用于开发诊断和治疗具有挑战性的癌症(如PDAC)的有效工具。
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1044579X23001268?via%3Dihub
参考文献：
[1] Fyfe J, Dye D, Razak NBA, Metharom P, Falasca M. Immune evasion on the nanoscale: Small extracellular vesicles in pancreatic ductal adenocarcinoma immunity. Semin Cancer Biol. 2023 Sep 23;96:36-47. doi: 10.1016/j.semcancer.2023.09.004. Epub ahead of print. PMID: 37748738.
转自：“生物医学科研之家”微信公众号
如有侵权，请联系本站删除！
