腫瘤細(xì)胞的隱形衣：“源源不斷”的PD-L1

       腫瘤細(xì)胞在機(jī)體內(nèi)除在細(xì)胞表面上表達(dá)PD-L1來逃避免疫細(xì)胞的追捕外，還將分泌表面大量表達(dá)PD-L1的外泌體，位于細(xì)胞內(nèi)的PD-L1也將不斷循環(huán)定位至細(xì)胞表面對細(xì)胞膜上的PD-L1受體進(jìn)行更新補(bǔ)充。PD-L1像是為腫瘤細(xì)胞量身定制了一件能夠?qū)崿F(xiàn)免疫逃逸的隱形衣，而清楚的了解這些機(jī)理機(jī)制將更有助于腫瘤免疫治療的不斷改造及優(yōu)化。

       腫瘤細(xì)胞上的PD-1與腫瘤細(xì)胞上的PD-L1之間的相互作用抑制抗原特異性CD8 + T細(xì)胞的活化，擴(kuò)增和效應(yīng)功能，并幫助癌細(xì)胞逃避免疫破壞。 PD-L1的表達(dá)響應(yīng)于炎性細(xì)胞因子（例如腫瘤微環(huán)境內(nèi)免疫細(xì)胞分泌的干擾素-γ（IFNγ））或腫瘤細(xì)胞的內(nèi)在驅(qū)動機(jī)制。

       目前全球共上市了五款針對PD-(L)1的抗體藥物，免疫檢查點抑制劑的應(yīng)用開創(chuàng)了腫瘤治療的新時代。與小分子化藥及其它抗體藥物相比，免疫檢查點抑制劑在多達(dá)多種適應(yīng)癥中展現(xiàn)了驚人的療效。然而免疫檢查點阻斷療法也同樣面臨著問題與挑戰(zhàn)，PD-1抑制劑在未經(jīng)選擇的實體瘤患者中，有效率僅為10%~30%，且起初具有較佳治療效果的患者，隨著藥物的長期使用也可能產(chǎn)生耐藥。

       現(xiàn)有的抗體藥物能夠結(jié)合并阻斷腫瘤細(xì)胞表面的PD-L1，但是近期研究發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞的PD-L1還存在于細(xì)胞內(nèi)的循環(huán)內(nèi)體、高爾基體、外囊泡（包括外泌體、膜微粒及微囊泡等）上：①癌細(xì)胞內(nèi)的PD-L1具備促癌的功能，還會對細(xì)胞表面失活的PD-L1進(jìn)行補(bǔ)充和更新，這可能是抗體藥物失效的原因之一；②癌細(xì)胞會產(chǎn)生攜帶抑制T細(xì)胞活性的PD-L1的外泌體，這種外泌體從腫瘤組織中直接擴(kuò)散傳播至全身各處，對人體的免疫系統(tǒng)進(jìn)行全面的打擊和壓制。

       1、可對細(xì)胞膜表面PD-L1進(jìn)行補(bǔ)充更新的內(nèi)源型PD-L1

       2017年上海交大醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院許杰課題組在《Nature》上發(fā)表的一篇論文提到CMTM6能夠促進(jìn)PD-L1在細(xì)胞體內(nèi)的循環(huán)而定位到細(xì)胞膜上、間接地抑制PD-L1的溶酶體降解[1]，從而癌細(xì)胞內(nèi)的PD-L1不斷循環(huán)定位至細(xì)胞表面使得抗體藥物只具有有限的治療效果。

       圖1 CMTM6與內(nèi)吞的PD-L1結(jié)合后將使其原本

       被溶酶體降解的狀態(tài)解除而保持在細(xì)胞表面表達(dá)的狀態(tài)

       隨后許杰實驗室又在《NatureChemical Biology》雜志上發(fā)表了題為“HIP1R targets PD-L1 tolysosomal degradation to alter T cell–mediated cytotoxicity“的研究論文[2]，發(fā)現(xiàn)了腫瘤免疫治療靶標(biāo)PD-L1的溶酶體降解機(jī)制并設(shè)計了新的靶向分子PD-LYSO，該靶向藥能夠促進(jìn)內(nèi)源型的PD-L1在循環(huán)中被溶酶體降解，從而間接減少細(xì)胞膜上的PD-L1從而抑制腫瘤細(xì)胞進(jìn)行免疫逃逸。

       PD-LYSO的設(shè)計原理主要基于HIP1R羧基端的兩段保守序列：

       （1）與PD-L1結(jié)合的區(qū)域：位于HIP1R第796至814位間的氨基酸序列。PD-L1高表達(dá)的腫瘤中HIP1R基因常常發(fā)生拷貝數(shù)丟失，這提示HIP1R基因可能不利于PD-L1的高表達(dá)，因而腫瘤細(xì)胞可能通過演進(jìn)刪除了HIP1R基因。許杰課題組對此進(jìn)行了一系列的驗證和研究，他們發(fā)現(xiàn)HIP1R對PD-L1的表達(dá)具有明顯的負(fù)調(diào)控作用，而且該負(fù)調(diào)控作用依賴于溶酶體降解功能。

       （2）溶酶體分選序列：位于HIP1R第966至979位間的氨基酸序列。這條具備“LL或LI”氨基酸序列的溶酶體分選序列負(fù)責(zé)把PD-L1定向轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入溶酶體。該論文中描述到HIP1R通過與AP復(fù)合物結(jié)合將PD-L1運(yùn)送到溶酶體表面，并依賴ESCRT復(fù)合物使PD-L1進(jìn)入多囊體（MVB）和溶酶體中進(jìn)行降解。

       圖2 PD-LYSO可促進(jìn)PD-L1的溶酶體降解，并激活T細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的殺傷

       2、腫瘤微環(huán)境下包圍著實體瘤并可擴(kuò)散至全身的外泌型PD-L1

       就當(dāng)前用藥試驗結(jié)果來看，抗PD-1和抗PD-L1的抗體藥物在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的治療效果并不佳。然而在顱腦腫瘤中， 40%到50%都為腦膠質(zhì)瘤，而在腦膠質(zhì)瘤中，有一種約占總體病例五分之二的分型腫瘤為星形細(xì)胞瘤。在星形細(xì)胞瘤中有一種最為常見且臭名昭著的細(xì)胞瘤類型——膠質(zhì)母細(xì)胞瘤。這種腫瘤的特點是發(fā)病快，致死率高。在腫瘤免疫治療過程中，膠質(zhì)母細(xì)胞瘤可謂是“油鹽不進(jìn)”的頑疾。

       2018年3月發(fā)表于《Science Advances》上的一篇文章揭示了膠質(zhì)母細(xì)胞瘤逃避免疫系統(tǒng)追殺的新模式[3]，也首次發(fā)現(xiàn)了腫瘤以釋放外囊泡（EVs）的形式來影響免疫系統(tǒng)。研究者們發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞可以將外囊泡分泌出去，且在外囊泡中發(fā)現(xiàn)了可以表達(dá)PD-L1的DNA和RNA。通過與7位健康人的血液樣本對比，在14位膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者的血液中均檢測到了大量可表達(dá)PD-L1蛋白的DNA，并且該DNA的含量與腫瘤細(xì)胞大小存在正相關(guān)關(guān)系。

       圖3 PD-L1 DNA量與膠質(zhì)母細(xì)胞瘤體積存在正相關(guān)關(guān)系

       以默沙東的Pembrolizumab單抗為例，在黑色素瘤中的有效率僅有33%。據(jù)2018年8月發(fā)表于《Nature》雜志題為“Exosomal PD-L1 contributes toimmunosuppression

       andis associated with anti-PD-1 response“文獻(xiàn)報導(dǎo)[4]，癌細(xì)胞將大量分泌出表面帶有T細(xì)胞抑制活性的PD-L1蛋白的外泌體。這種外泌體就像是癌細(xì)胞釋放出的可遠(yuǎn)程戰(zhàn)斗的無人機(jī)，使得癌細(xì)胞可以穩(wěn)坐在具有正常免疫功能的機(jī)體中而不被免疫細(xì)胞殲滅。

       圖4 膠質(zhì)母細(xì)胞瘤分泌的外泌體表面有大量PD-L1表達(dá)

       PD-L1的外泌體抑制了CD8+T細(xì)胞的增殖，并減弱了它分泌細(xì)胞因子和殺傷腫瘤細(xì)胞的能力。這也就意味著PD-L1外泌體將抑制人體全身的抗腫瘤免疫反應(yīng)，使得患者的臨床結(jié)果較差。

       3、結(jié) 論

       無論是內(nèi)源型PD-L1還是外泌型PD-L1都像是為腫瘤細(xì)胞在免疫細(xì)胞的監(jiān)督下實現(xiàn)“隱形”而源源不斷提供補(bǔ)給的資源庫。在未來腫瘤免疫治療發(fā)展的道路上，阻斷內(nèi)源型PD-L1的循環(huán)定位及幫助T細(xì)胞順利通過層層包圍在腫瘤細(xì)胞外的外泌型PD-L1將是提高實體瘤療效的關(guān)鍵突破口。

       參考文獻(xiàn)：

       [1]BurrM L , Sparbier C E , Chan Y C , et al. CMTM6 maintains the expression of PD-L1and regulates anti-tumour immunity.[J]. Nature, 2017, 549(7670):101.

       [2]HIP1Rtargets PD-L1 to lysosomal degradation to alter T cell–mediated cytotoxicity.

       [3]RicklefsF L , Alayo Q , Krenzlin H , et al. Immune evasion mediated by PD-L1 onglioblastoma-derived extracellular vesicles[J]. Sci Adv, 2018, 4(3):eaar2766.

       [4]ChenG , Huang A C , Zhang W , et al. Exosomal PD-L1 contributes toimmunosuppression and is associated with anti-PD-1 response[J]. Nature.