腫瘤免疫逃逸(Tumor immune escape)是指腫瘤細胞通過多種機制逃避機體免疫系統識別和攻擊，從而得以在體內生存和增殖。例如偽裝成正常細胞，或者直接抑制免疫細胞的功能。傳統思想認為，免疫細胞只有進入腫瘤內部才會被癌細胞打擊。然而，近期，來自賓夕法尼亞大學的徐小威教授與郭巍教授領導的團隊揭示，腫瘤內的癌細胞會產生攜帶壓制T細胞活性的PD-L1的外泌體，直接散播到全身各處，通過免疫細胞對人體的免疫系統進行全面的打擊和壓制。

這項研究于今年8月在《Nature》雜志上發表，題為“Exosomal PD-L1 contributes to immunosuppression and is associated with anti-PD-1 response”。揭示了腫瘤細胞系統抑制免疫系統的機制，并為外泌體PD-L1作為抗PD-1治療的預測因子的應用提供了理論基礎。

摘要：

腫瘤細胞表面的程序性死亡配體1(PD-L1)和T細胞表面的程序性死亡受體1(PD-1)相互作用，誘發免疫檢查點反應，導致免疫效應細胞失活。腫瘤細胞則通過上調PD-L1的表面表達來逃避免疫監測。抗PD-1抗體在治療腫瘤方面顯示出很好的前景，包括轉移性黑色素瘤。但是，患者的反應率很低。所以需要更好地了解PD-L1介導的免疫逃避，以預測患者反應并提高治療效果。該研究報道了轉移性黑色素瘤釋放細胞外囊泡，主要是外泌體，其表面攜帶PD-L1。用干擾素-γ（IFN-γ）刺激增加了這些囊泡上PD-L1的量，這抑制了CD8 T細胞的功能并促進腫瘤生長。在患有轉移性黑素瘤的患者中，循環外泌體PD-L1的水平與IFN-γ的水平呈正相關，并且在抗PD-1療法的過程中變化。在治療的早期階段，循環外泌體PD-L1的增加幅度可作為腫瘤細胞對T細胞更新的適應性反應的指標，從而區分臨床應答者與非應答者。研究揭示了腫瘤細胞系統性抑制免疫系統的機制，并為外泌體PD-L1作為抗PD-1治療預測因子的應用提供了理論依據。

研究結果：

圖1 黑素瘤細胞來源外泌體表面的PD-L1表達和IFN-γ對它的調控。

a， WM9 細胞分泌的外泌體電鏡圖。 b, 泌體的納米粒子跟蹤分析（NTA）。 c, 反向蛋白芯片（RPPA）分析數據顯示原發性或轉移性黑素瘤細胞系外泌體中PD-L1的水平(n = 3, WM1552C, WM902B, A375, WM164);n = 4 WM35, WM793, uac -903, WM9)。 d，整個細胞裂解液 (W)和不同轉移性黑色素瘤細胞分泌的外泌體（E）中PD-L1的WB結果。e, 抗PD-L1抗體標記的WM9細胞來源外泌體的TEM圖像。 f, ELISA的示意圖(左)，從指定細胞類型中分離出來的外泌體表面的PD-L1濃度(右) 。 g, ELISA檢測揭示 IFN-γ處理后黑素瘤細胞來源外泌體表面的 PD-L1濃度增加。h, IFN-γ 或 PD-L1抗體處理黑素瘤細胞后 PD-l 與外泌體的結合結合能力增加。I, Western blot 顯示IFN-γ處理后外泌體表面的 PD-L1表達增加。

圖2 循環外泌體的PD-L1水平將轉移性黑色素瘤患者與健康捐贈者區分開來。

a, 示意圖顯示，ELISA檢測人黑色素瘤異種移植小鼠中血漿來源外泌體表面人PD-L1 的表達. b, ELISA顯示，人黑色素瘤異種移植小鼠的血漿來源外泌體 表面PD-L1的表達 高于對照小鼠的。 c, 血漿外泌體PD-L1濃度與腫瘤大小成正相關。 d–f, ELISA顯示循環外泌體PD-L1 能顯著區分黑素瘤患者（n=44）和健康者(n=11)： (d), 泌體PD-L1 (e) 總 PD-L1 (f) 胞外囊泡。 g, ROC曲線分析,顯示外泌體PD-L1能區分轉移性黑色素瘤患者與健康者。

圖3 外泌體 PD-L1抑制 CD8 T 細胞，在體內外促進黑素瘤進程 。

a,表達外源性PD-L1 的MEL624細胞分泌的外泌體，顯著抑制 CD8+T細胞的增殖，細胞因子產生和細胞毒性(左上直方圖顯示，CFSE-標記的外周血CD8+T細胞；左中等高線輪廓圖顯示外周血CD8+T細胞Ki-67的表；左下顯示外周血CD8+T細胞granzyme B的表達。b, 來自親代B16-F10細胞的外泌體的注射促進了PD-L1(KD) B16-F10細胞腫瘤的生長，用抗PD-L1抗體預處理外泌體則抑制了這種作用，而IgG亞型或cd63阻斷抗體沒有這一效果。（b圖為 PD-L1(KD)B16-F10腫瘤生長曲線）。c，注射外泌體后，腫瘤浸潤的CD8 T淋巴細胞(TILs)的數量明顯減少。

圖4 循環外泌體PD-L1 水平顯著區分應答pembrolizumab的患者（n=21）和非響應患者(n=23)。

a–d, 比較兩種患者的PD-L1水平：（a）外泌體 PD-L1, (b) 總 PD-L1, (c) 微囊泡 PD-L1, (d) 去除胞外囊泡后檢測到的PD-L1。e, 高、低PD-L1水平的循環外泌體預處理病人的客觀緩解率(ORR,Objective Response Rate) 分析。f, g, 皮爾森相關系數分析顯示，IFN-γ水平(f,n = 27)或腫瘤大小(g,n = 39)與黑色素瘤患者的血漿外泌體PD-L1水平都成正相關。H,I,j, pembrolizumab治療后響應患者在6周內血漿外泌體PD-L1水平升高 (n = 39)。 K, I-O: ROC曲線和ORR分析顯示，在治療3 - 6周內外泌體PD-L1的最大差異倍數（響應患者的外泌體PD-L1水平與非響應患者的比）比其他PDL-1更能區分臨床應答者與非應答者。