导语:为何许多患者对PD-1/PD-L1抑制剂无反应,甚至产生耐药性?免疫检查点抑制剂总体响应率仍不尽如人意,某些肿瘤类型更是难以攻克。最近发表的一项研究揭示隐藏在肿瘤耐药性背后的神秘机制,为临床带来新的思路。
肿瘤免疫治疗,尤其是针对PD-1/PD-L1通路的抑制剂,已成为多种晚期肿瘤治疗的重要手段,但其临床应用仍面临挑战。尽管这些药物在部分患者中疗效显著,但总体响应率较低,通常仅在10%到30%之间。此外,某些肿瘤类型,如前列腺癌和胰腺癌,对PD-1/PD-L1抑制剂表现出明显的耐药性。这种低响应率和耐药性的出现,严重限制了免疫检查点抑制剂的广泛应用。
细胞外囊泡(EVs)在肿瘤微环境中发挥着重要作用,它们能够携带多种生物活性分子,包括PD-L1等免疫检查点蛋白,从而在肿瘤免疫逃逸中扮演关键角色。研究表明,肿瘤细胞分泌的EVs通过PD-L1与免疫细胞相互作用,抑制T细胞的活性,促进肿瘤的免疫逃逸。然而,PD-L1在EVs上的分选机制及其在抗PD-1疗法耐药性中的作用尚未完全明确。
2025年1月,浙江大学医学院蔡志坚教授、浙江农林大学冯华军教授和浙江中医药大学何煜舟教授团队共同在Cell Reports Medicine杂志发表了一篇题为“MFGE8 induces anti-PD-1 therapy resistance by promoting extracellular vesicle sorting of PD-L1”的研究,聚焦于肿瘤细胞分泌的EVs在抗PD-1疗法耐药性中的作用,特别是PD-L1如何被分选到EVs上及其调控机制。研究通过一系列实验,揭示了MFGE8在促进PD-L1的EV分选中的关键作用,并阐明了其背后的分子机制(图1),为克服抗PD-1疗法的耐药性提供了新的策略。
图1 本研究核心结果示意图
本研究通过一系列体内、外实验,系统地探讨了MFGE8如何通过影响PD-L1的细胞外囊泡分泌来介导抗PD-1疗法的耐药性。研究纳入了多种肿瘤细胞系,包括B16F10黑色素瘤细胞和4T1乳腺癌细胞,并通过CRISPR-Cas9技术构建了基因敲除细胞系。实验分组包括对照组、MFGE8过表达组、MFGE8敲除组以及抗PD-1治疗组。主要评价指标为肿瘤体积变化、细胞外囊泡中PD-L1的水平以及免疫细胞的功能变化。通过这些设计,研究旨在全面评估MFGE8在肿瘤耐药性中的作用,并探索其潜在的治疗应用。
TEV PD-L1介导抗PD-1疗法耐药性
研究人员通过抑制肿瘤细胞分泌的细胞外囊泡(TEVs),验证其在抗PD-1疗法耐药性中的作用。通过敲除Rab27a基因,抑制B16F10黑色素瘤和4T1乳腺癌细胞的TEV分泌,结果发现这些细胞对抗PD-1疗法的耐药性显著降低。其中,B16F10Rab27a-/-和4T1Rab27a-/-肿瘤在抗PD-1治疗中的体积增长显著低于野生型肿瘤(P<0.001)。此外,通过Coro1a基因敲除进一步验证了TEVs在抗PD-1疗法耐药性中的作用,结果与Rab27a敲除组一致(P<0.001,图1)。
注:A-C.肿瘤体积测量:B16F10或4T1肿瘤荷瘤小鼠(A-C)或4T1 Rab27a-/-、B16F10 Rab27a-/-(A和B),4T1 Coro1a-/-或B16F10 Coro1a-/-(C)肿瘤荷瘤小鼠接受抗PD-1治疗。肿瘤接种后7天(A和C)或14天(B)开始治疗;D、E. 抗PD-1治疗的LLC肿瘤荷瘤小鼠的肿瘤体积,分别用LLC-EVs、B16F10-EVs或B16F10 Pdl1-/--EVs(D)或LLC-EVs或LLC-PD-L1-EVs(E)处理;F 肺癌和胃癌患者接受抗PD-1治疗后的循环EV PD-L1浓度;G 循环EV PD-L1低(Circ-EV PD-L1lo)和高(Circ-EV PD-L1hi)患者的无进展生存期
(PFS;肺癌)或总生存期(OS;胃癌)。
图1 TEV PD-L1介导抗PD-1疗法耐药性
PD-L1在EVs上的泛素化依赖性
PD-L1如何被分选到TEVs上?分析结果显示,PD-L1的泛素化是其分选到EVs上的关键步骤。通过沉默ESCRT-0亚单位HRS,显著减少了PD-L1在EVs上的水平,表明PD-L1的分选依赖于ESCRT介导的泛素化过程。HRS沉默后,PD-L1在EVs上的水平降低了约70%(P<0.001)。此外,通过质谱分析发现,UBE4A是PD-L1的E3泛素连接酶,能够促进PD-L1的泛素化和EV分选。UBE4A过表达显著增加了PD-L1在EVs上的水平,而UBE4A敲除则相反(P<0.001,图2)。
注:A. 纳流式细胞术检测指定EVs上的PD-L1;B-C. 流式细胞术评估经指定EVs处理的CFSE标记的CD8+ T细胞增殖(B)或4-WK TEVs(C)与抗PD-L1预处理的4-WK TEVs;D.纳流式细胞术评估CD45+、CD144+、CD41+、CD235a+或FAP+ TT-EVs在PD-L1+ TT-EVs中的比例。
图2PD-L1以泛素化依赖的方式被分选到EVs上
UBE4A介导的PD-L1泛素化
研究发现,UBE4A通过K75位点的泛素化促进PD-L1的EV分选。通过构建PD-L1的不同截短突变体,发现PD-L1D19-132突变体完全消除了PD-L1的泛素化(P<0.001)。进一步的点突变分析表明,K75位点是UBE4A介导的PD-L1泛素化的关键位点。K75R突变显著降低了PD-L1在EVs上的水平,且对CD8+T细胞增殖的抑制作用减弱(P<0.001,图3)。可见,UBE4A通过K75位点的泛素化促进PD-L1的EV分选,从而增强肿瘤的免疫逃逸能力。
注:B. 2-、3-、4周4T1肿瘤组织UBE4A蛋白(B)水平;C. UBE4A过表达的4T1细胞中PD-L1的泛素化;D. 在4T1细胞中,PD-L1或UBE4A被拉下后,通过Western blot检测UBE4A或PD-L1。
图3 UBE4A介导的泛素化负责PD-L1的EV分选
MFGE8在肿瘤进展中的作用
研究表明,随着肿瘤的进展,肿瘤细胞分泌的MFGE8水平显著增加,且与UBE4A的表达水平呈正相关(P<0.001)。通过添加MFGE8,能够显著上调UBE4A的表达,进而增加PD-L1在EVs上的水平(P<0.001)。此外,MFGE8通过激活αvβ3和αvβ5整合素信号通路,促进UBE4A的表达。使用Cilengitide阻断整合素信号通路,能够显著抑制MFGE8诱导的UBE4A上调(P<0.001)。这表明,MFGE8通过激活整合素信号通路,上调UBE4A的表达,从而促进PD-L1在EVs上的富集,增强肿瘤的免疫逃逸能力。
本文通过系统的研究,证实了肿瘤细胞分泌的细胞外囊泡(TEVs)中的PD-L1是抗PD-1疗法耐药性的关键因素。MFGE8通过激活αvβ3和αvβ5整合素信号通路,上调UBE4A的表达,进而促进PD-L1的泛素化和EV分选。这一过程显著增强了TEVs的免疫抑制能力,导致抗PD-1疗法的耐药性。通过使用抗MFGE8中和抗体(如RM026),研究成功阻断了MFGE8的作用,降低了EVs中的PD-L1水平,从而克服了抗PD-1疗法的耐药性。这些发现不仅为理解肿瘤耐药机制提供了新的视角,还为开发新的治疗策略提供了重要线索。
参考文献
WANG W, CHEN J, WANG S, et al. MFGE8 induces anti-PD-1 therapy resistance by promoting extracellular vesicle sorting of PD-L1. Cell Rep Med. 2025:101922. DOI: 10.1016/j.xcrm.2024.101922.
导语:为何许多患者对PD-1/PD-L1抑制剂无反应,甚至产生耐药性?免疫检查点抑制剂总体响应率仍不尽如人意,某些肿瘤类型更是难以攻克。最近发表的一项研究揭示隐藏在肿瘤耐药性背后的神秘机制,为临床带来新的思路。
肿瘤免疫治疗,尤其是针对PD-1/PD-L1通路的抑制剂,已成为多种晚期肿瘤治疗的重要手段,但其临床应用仍面临挑战。尽管这些药物在部分患者中疗效显著,但总体响应率较低,通常仅在10%到30%之间。此外,某些肿瘤类型,如前列腺癌和胰腺癌,对PD-1/PD-L1抑制剂表现出明显的耐药性。这种低响应率和耐药性的出现,严重限制了免疫检查点抑制剂的广泛应用。
细胞外囊泡(EVs)在肿瘤微环境中发挥着重要作用,它们能够携带多种生物活性分子,包括PD-L1等免疫检查点蛋白,从而在肿瘤免疫逃逸中扮演关键角色。研究表明,肿瘤细胞分泌的EVs通过PD-L1与免疫细胞相互作用,抑制T细胞的活性,促进肿瘤的免疫逃逸。然而,PD-L1在EVs上的分选机制及其在抗PD-1疗法耐药性中的作用尚未完全明确。
2025年1月,浙江大学医学院蔡志坚教授、浙江农林大学冯华军教授和浙江中医药大学何煜舟教授团队共同在Cell Reports Medicine杂志发表了一篇题为“MFGE8 induces anti-PD-1 therapy resistance by promoting extracellular vesicle sorting of PD-L1”的研究,聚焦于肿瘤细胞分泌的EVs在抗PD-1疗法耐药性中的作用,特别是PD-L1如何被分选到EVs上及其调控机制。研究通过一系列实验,揭示了MFGE8在促进PD-L1的EV分选中的关键作用,并阐明了其背后的分子机制(图1),为克服抗PD-1疗法的耐药性提供了新的策略。
图1 本研究核心结果示意图
本研究通过一系列体内、外实验,系统地探讨了MFGE8如何通过影响PD-L1的细胞外囊泡分泌来介导抗PD-1疗法的耐药性。研究纳入了多种肿瘤细胞系,包括B16F10黑色素瘤细胞和4T1乳腺癌细胞,并通过CRISPR-Cas9技术构建了基因敲除细胞系。实验分组包括对照组、MFGE8过表达组、MFGE8敲除组以及抗PD-1治疗组。主要评价指标为肿瘤体积变化、细胞外囊泡中PD-L1的水平以及免疫细胞的功能变化。通过这些设计,研究旨在全面评估MFGE8在肿瘤耐药性中的作用,并探索其潜在的治疗应用。
TEV PD-L1介导抗PD-1疗法耐药性
研究人员通过抑制肿瘤细胞分泌的细胞外囊泡(TEVs),验证其在抗PD-1疗法耐药性中的作用。通过敲除Rab27a基因,抑制B16F10黑色素瘤和4T1乳腺癌细胞的TEV分泌,结果发现这些细胞对抗PD-1疗法的耐药性显著降低。其中,B16F10Rab27a-/-和4T1Rab27a-/-肿瘤在抗PD-1治疗中的体积增长显著低于野生型肿瘤(P<0.001)。此外,通过Coro1a基因敲除进一步验证了TEVs在抗PD-1疗法耐药性中的作用,结果与Rab27a敲除组一致(P<0.001,图1)。
注:A-C.肿瘤体积测量:B16F10或4T1肿瘤荷瘤小鼠(A-C)或4T1 Rab27a-/-、B16F10 Rab27a-/-(A和B),4T1 Coro1a-/-或B16F10 Coro1a-/-(C)肿瘤荷瘤小鼠接受抗PD-1治疗。肿瘤接种后7天(A和C)或14天(B)开始治疗;D、E. 抗PD-1治疗的LLC肿瘤荷瘤小鼠的肿瘤体积,分别用LLC-EVs、B16F10-EVs或B16F10 Pdl1-/--EVs(D)或LLC-EVs或LLC-PD-L1-EVs(E)处理;F 肺癌和胃癌患者接受抗PD-1治疗后的循环EV PD-L1浓度;G 循环EV PD-L1低(Circ-EV PD-L1lo)和高(Circ-EV PD-L1hi)患者的无进展生存期
(PFS;肺癌)或总生存期(OS;胃癌)。
图1 TEV PD-L1介导抗PD-1疗法耐药性
PD-L1在EVs上的泛素化依赖性
PD-L1如何被分选到TEVs上?分析结果显示,PD-L1的泛素化是其分选到EVs上的关键步骤。通过沉默ESCRT-0亚单位HRS,显著减少了PD-L1在EVs上的水平,表明PD-L1的分选依赖于ESCRT介导的泛素化过程。HRS沉默后,PD-L1在EVs上的水平降低了约70%(P<0.001)。此外,通过质谱分析发现,UBE4A是PD-L1的E3泛素连接酶,能够促进PD-L1的泛素化和EV分选。UBE4A过表达显著增加了PD-L1在EVs上的水平,而UBE4A敲除则相反(P<0.001,图2)。
注:A. 纳流式细胞术检测指定EVs上的PD-L1;B-C. 流式细胞术评估经指定EVs处理的CFSE标记的CD8+ T细胞增殖(B)或4-WK TEVs(C)与抗PD-L1预处理的4-WK TEVs;D.纳流式细胞术评估CD45+、CD144+、CD41+、CD235a+或FAP+ TT-EVs在PD-L1+ TT-EVs中的比例。
图2PD-L1以泛素化依赖的方式被分选到EVs上
UBE4A介导的PD-L1泛素化
研究发现,UBE4A通过K75位点的泛素化促进PD-L1的EV分选。通过构建PD-L1的不同截短突变体,发现PD-L1D19-132突变体完全消除了PD-L1的泛素化(P<0.001)。进一步的点突变分析表明,K75位点是UBE4A介导的PD-L1泛素化的关键位点。K75R突变显著降低了PD-L1在EVs上的水平,且对CD8+T细胞增殖的抑制作用减弱(P<0.001,图3)。可见,UBE4A通过K75位点的泛素化促进PD-L1的EV分选,从而增强肿瘤的免疫逃逸能力。
注:B. 2-、3-、4周4T1肿瘤组织UBE4A蛋白(B)水平;C. UBE4A过表达的4T1细胞中PD-L1的泛素化;D. 在4T1细胞中,PD-L1或UBE4A被拉下后,通过Western blot检测UBE4A或PD-L1。
图3 UBE4A介导的泛素化负责PD-L1的EV分选
MFGE8在肿瘤进展中的作用
研究表明,随着肿瘤的进展,肿瘤细胞分泌的MFGE8水平显著增加,且与UBE4A的表达水平呈正相关(P<0.001)。通过添加MFGE8,能够显著上调UBE4A的表达,进而增加PD-L1在EVs上的水平(P<0.001)。此外,MFGE8通过激活αvβ3和αvβ5整合素信号通路,促进UBE4A的表达。使用Cilengitide阻断整合素信号通路,能够显著抑制MFGE8诱导的UBE4A上调(P<0.001)。这表明,MFGE8通过激活整合素信号通路,上调UBE4A的表达,从而促进PD-L1在EVs上的富集,增强肿瘤的免疫逃逸能力。
本文通过系统的研究,证实了肿瘤细胞分泌的细胞外囊泡(TEVs)中的PD-L1是抗PD-1疗法耐药性的关键因素。MFGE8通过激活αvβ3和αvβ5整合素信号通路,上调UBE4A的表达,进而促进PD-L1的泛素化和EV分选。这一过程显著增强了TEVs的免疫抑制能力,导致抗PD-1疗法的耐药性。通过使用抗MFGE8中和抗体(如RM026),研究成功阻断了MFGE8的作用,降低了EVs中的PD-L1水平,从而克服了抗PD-1疗法的耐药性。这些发现不仅为理解肿瘤耐药机制提供了新的视角,还为开发新的治疗策略提供了重要线索。
参考文献
WANG W, CHEN J, WANG S, et al. MFGE8 induces anti-PD-1 therapy resistance by promoting extracellular vesicle sorting of PD-L1. Cell Rep Med. 2025:101922. DOI: 10.1016/j.xcrm.2024.101922.