外泌体 | 吉林大学生科院胡良海教授课题组在外泌体肿瘤液体活检研究领域取得进展

吉林大学生命科学学院胡良海教授与普渡大学癌症研究中心陶纬国教授合作，开发了一种高通量阵列探针用于外泌体高效捕获和蛋白标志物的原位检测。2023年2月7日以题为“Supramolecular Exosome Array for Efficient Capture and In Situ Detection of Protein Biomarkers”的封面文章发表于ACS出版社的Analytical Chemistry。

外泌体是一种细胞分泌的囊泡状结构小体，广泛存在于血浆、尿液等各种体液中，外泌体蛋白质组成及其翻译后修饰与疾病的发生发展有着密切的联系。由于受到磷脂双分子层膜的保护，外泌体中蛋白质的修饰形态更为稳定，因此能够更精确反应机体的生理和病理状态，是疾病标志物筛选的理想来源。由于外泌体在复杂生物样本中的丰度较低，现有的外泌体的分离方法不能满足于大量临床样本分析的需求，基于此，胡良海教授课题组发展了一种两亲性超分子探针，该探针通过与外泌体双分子层膜之间的多价相互作用形成超分子复合物，从而实现了微量临床样本中外泌体的高效捕获。

研究团队以36例肝癌患者和12例健康对照的血浆样本进行了外泌体的阵列捕获和原位免疫印迹检测。以程序性细胞死亡配体1（PD-L1）和外泌体标志蛋白Syntenin-1为例，仅用1 μL的血浆样品，即可实现外泌体蛋白质标志物的高灵敏度、高通量检测，所发展的分子探针为肿瘤的早期诊断提供了新的分子工具。

癌症免疫疗法是一种新兴疗法，旨在激活受阻的免疫系统以杀死癌症。疫苗治疗因其强大而持久的抗肿瘤功效而成为吸引广泛研究的热点之一。树突状细胞（DC）作为癌症疫苗载体是激活免疫力以攻击癌症的经典基于细胞的方法。然而，DC疫苗生产成本昂贵，浪费时间和活细胞不易保存。此外，DCs在体内注射后可能表现出表型和功能变化：它们可以修改注射后成熟时在其表面显示的MHC结合肽阵列，或在免疫抑制肿瘤环境下下调共刺激分子，从而可能损害其抗原呈递能力和T细胞刺激功能.纳米大小的DC衍生外泌体（Exo）含有所有必要的免疫刺激元素，如DC，例如同时存在MHC I和MHC II复合物，高水平的共刺激分子，可以作为无细胞替代物来克服基于DC的疗法的局限性。首先，稳定的外泌体膜使Exo更适合严格的制造和储存过程。其次，Exos作为最小的抗原呈递单位不受环境影响，可以保留功能和表型。第三，无细胞疫苗可降低与活DC相关的病毒感染和体内复制的风险。

在临床试验中，对患有黑色素瘤或非小细胞肺癌晚期的患者接种装有亚单位肿瘤相关抗原（TAA）的Exo疫苗已被证明Exo的安全性和大规模生产。尽管观察到安全性和个体疾病稳定，但临床疗效有限且远非最佳。中等临床结局的原因是缺乏足够的免疫应答。TAA优先在快速分裂和分化组织中过表达，包括癌症和一些正常组织。针对TAA的免疫反应具有针对健康组织的自身免疫的风险。更重要的是，由于TAAs也在正常组织中表达，这导致一定程度的免疫耐受，免疫识别的亲和力低，最终对肿瘤缺乏精确的特异性。随着基因测序的发展，一种新的抗原靶点：仅存在于肿瘤中而不在健康组织中源自体细胞突变的新抗原，可能克服上述TAA缺陷，成为有前途的个性化药物，因为它们具有高度免疫原性，缺乏免疫耐受性，同时最大限度地减少自身免疫。

越来越多的动物研究和使用新抗原的人体试验已经证明它们在开发个性化疫苗方面的潜力，新抗原特异性免疫反应有助于肿瘤控制。然而，基于游离肽和核酸的新抗原具有较差的生物稳定性和药代动力学，导致快速清除，伴有低免疫原性。需要合适的载体来保护新抗原免受酶降解，协助其转运到淋巴器官并促进进入所需的抗原呈递细胞（APC）。

在此背景下，作者首先开发了一种用于癌症免疫治疗的基于Exo的天然新抗原疫苗递送系统。由于同类型癌症患者之间的肿瘤存在巨大的异质性，因此靶向独特的新抗原，而不是许多患者肿瘤共有的TAA，代表了免疫治疗的重要进展。这项临床前研究的目的是评估学术研究小组使用的疫苗平台，该平台将允许快速生成新抗原疫苗，用于癌症患者的潜在研究。此外，大多数关于基于新抗原的免疫疗法的研究都针对T细胞反应。作者进一步探索了B细胞反应和靶向肿瘤新抗原的特异性抗体。有相当多的证据表明，B细胞活化和抗体产生具有优越的抗肿瘤活性。作者的目标是通过T细胞和B细胞对抗癌症的方式开发靶向新抗原的肿瘤特异性Exo疫苗。此外，作者在几种肿瘤模型中比较了基于Exo的新抗原载体与传统脂质体，以引出Exo的优势。

尽管癌症疫苗具有广阔的潜力，但其功效在临床试验中受到限制，迫切需要改进方法。在这里，作者设计了一个纳米疫苗平台，其中包含树突状细胞衍生的外泌体载体和患者特异性新抗原，用于个体化免疫疗法。纳米疫苗表现出方便的货物装载和延长货物运输到淋巴结，随后引发有效的抗原特异性广谱T细胞和B细胞介导的免疫反应，具有很高的生物安全性和生物相容性。引人注目的是，新抗原-外泌体纳米疫苗的递送显着抑制了肿瘤生长，延长了生存期，延迟了具有长期记忆的肿瘤发生，分别消除了治疗，预防和转移性B16F10黑色素瘤以及治疗性MC-38模型中的肺转移。此外，由于外泌体蛋白的存在，基于外泌体的纳米疫苗显示出优于脂质体制剂的协同抗肿瘤反应。总的来说，作者的研究表明了无细胞疫苗的改进策略，并提出了基于外泌体的纳米平台用于癌症免疫治疗和个性化纳米技术。这些发现代表了快速生成用于临床应用的个性化纳米疫苗的强大途径。

来源：吉林大学生科院

相关链接：

https://doi.org/10.1016/j.trac.2023.116930

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.2c04190

转自：“威斯腾生命科学研究院”微信公众号

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