综述:修饰免疫细胞分泌的外泌体抗癌研究

【字体: 时间:2025年04月11日 来源:Medical Oncology 2.8

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  这篇综述聚焦于免疫细胞改造的前沿抗癌研究。细胞外囊泡(EVs)在肿瘤微环境(TME)中作用关键,可作多种抗癌工具。研究探索操纵树突状细胞(DCs)、自然杀伤(NK)细胞和 T 细胞分泌具免疫功能的 EVs,提升抗癌疗效,同时探讨了面临的障碍与改进建议。

  ### 细胞外囊泡(EVs)在癌症研究中的重要地位
细胞外囊泡(EVs)作为细胞间通信的重要介质,在肿瘤微环境(TME)内发挥着极为关键的作用。肿瘤微环境是肿瘤细胞生长、增殖和转移的复杂环境,其中存在多种细胞类型,包括肿瘤细胞、免疫细胞、间质细胞等。EVs 就像是这些细胞之间传递信息的 “小包裹”,它能携带蛋白质、核酸、脂质等多种生物活性分子,在细胞间穿梭,实现细胞间的物质交换与信息传递,进而影响肿瘤的发生、发展进程。
基于 EVs 具有的抗肿瘤潜力、安全性、生物相容性以及理化稳定性等优势,它在癌症研究领域展现出了巨大的应用价值。在临床诊断方面,EVs 可作为非侵入性的诊断工具。传统的癌症诊断方法,如组织活检,往往具有一定的创伤性,给患者带来痛苦,且可能存在取样误差。而 EVs 可从血液、尿液等体液中获取,通过检测其中特定的生物标志物,能够实现癌症的早期诊断,为患者争取宝贵的治疗时间。在药物递送系统方面,EVs 可以包裹化疗药物、靶向药物等,将药物精准地递送至肿瘤细胞,提高药物疗效的同时,降低对正常组织的毒副作用。此外,EVs 还能作为癌症疫苗,激活机体的免疫系统,增强机体对肿瘤细胞的免疫监视和杀伤能力。

免疫细胞修饰在癌症研究中的发展


免疫细胞修饰,包括基因层面和表观遗传层面的修饰,正逐渐成为癌症研究领域的热门方向。这一领域旨在通过改变免疫细胞的特性,增强免疫治疗的效果。免疫治疗是利用人体自身的免疫系统来对抗癌症的治疗方法,相比传统的手术、化疗和放疗,具有特异性强、副作用小等优点。然而,目前免疫治疗的疗效仍有待提高,部分患者对免疫治疗的反应不佳。

对免疫细胞进行修饰,能够增强免疫细胞对肿瘤细胞的识别和杀伤能力。例如,通过基因编辑技术,如 CRISPR-Cas9 系统,可以对免疫细胞的基因进行精准编辑,使其表达特定的受体或蛋白,提高免疫细胞对肿瘤抗原的亲和力,增强免疫细胞的活化和增殖能力,从而更有效地攻击肿瘤细胞。表观遗传修饰则是通过调节基因的表达水平来影响免疫细胞的功能,如 DNA 甲基化、组蛋白修饰等,这些修饰可以在不改变基因序列的情况下,改变免疫细胞的表型和功能,为免疫治疗开辟新的途径。

修饰免疫细胞分泌的 EVs 抗癌机制


  1. 树突状细胞(DCs)分泌的 EVs:树突状细胞(DCs)是免疫系统的 “哨兵”,具有强大的抗原呈递能力。修饰后的 DCs 分泌的 EVs 可以携带肿瘤抗原,当这些 EVs 进入体内后,能够被其他免疫细胞,如 T 细胞识别。T 细胞表面的 T 细胞受体(TCR)与 EVs 上的肿瘤抗原结合,激活 T 细胞,启动免疫应答。DCs 分泌的 EVs 还可以调节免疫细胞的行为,例如促进 T 细胞向肿瘤部位迁移,增强 T 细胞对肿瘤细胞的杀伤活性,从而提高抗癌效果。
  2. 自然杀伤(NK)细胞分泌的 EVs:自然杀伤(NK)细胞是固有免疫系统的重要组成部分,能够非特异性地识别和杀伤肿瘤细胞。修饰后的 NK 细胞分泌的 EVs 含有多种细胞毒性物质,如穿孔素、颗粒酶等。当这些 EVs 与肿瘤细胞接触时,穿孔素可以在肿瘤细胞膜上形成小孔,颗粒酶通过小孔进入肿瘤细胞内,激活细胞凋亡途径,导致肿瘤细胞死亡。NK 细胞分泌的 EVs 还可以调节免疫细胞的功能,如激活巨噬细胞,增强巨噬细胞对肿瘤细胞的吞噬作用,进一步提高机体的抗肿瘤免疫反应。
  3. T 细胞分泌的 EVs:T 细胞在适应性免疫应答中发挥核心作用。修饰后的 T 细胞分泌的 EVs 同样携带肿瘤抗原,并且可以表达共刺激分子,如 CD80、CD86 等。这些共刺激分子与 T 细胞表面的相应受体结合,能够进一步激活 T 细胞,增强 T 细胞的免疫活性。T 细胞分泌的 EVs 还可以调节肿瘤微环境中的免疫细胞平衡,抑制肿瘤细胞的免疫逃逸,使肿瘤细胞更容易被免疫系统识别和清除。

修饰免疫细胞分泌 EVs 抗癌面临的障碍


  1. 制备与纯化技术难题:目前,获取修饰免疫细胞分泌的 EVs 在制备和纯化过程中存在诸多挑战。从细胞培养到 EVs 的分离、纯化,每一步都需要严格的操作条件和高质量的设备。不同的细胞培养条件可能会影响 EVs 的产量和质量,例如培养基的成分、培养温度、气体环境等。在分离和纯化过程中,现有的技术方法,如超速离心、超滤、免疫亲和捕获等,都存在一定的局限性。超速离心法虽然应用广泛,但操作繁琐、耗时较长,且可能会导致 EVs 的聚集和损伤;超滤法容易造成 EVs 的损失,免疫亲和捕获法则成本较高,且特异性依赖于抗体的质量,这些问题都限制了修饰免疫细胞分泌 EVs 的大规模制备和临床应用。
  2. 体内递送效率问题:即使成功制备了修饰免疫细胞分泌的 EVs,如何将其高效地递送至肿瘤部位也是一个关键问题。在体内,EVs 会面临多种生理屏障,如血液循环中的蛋白质吸附、巨噬细胞的吞噬等。当 EVs 进入血液循环后,血液中的蛋白质会迅速吸附在其表面,形成蛋白冠,改变 EVs 的表面性质,影响其靶向性。巨噬细胞会识别并吞噬 EVs,导致大部分 EVs 在到达肿瘤部位之前就被清除。此外,肿瘤组织具有复杂的结构和微环境,EVs 难以穿透肿瘤组织的细胞外基质,到达肿瘤细胞所在位置,这大大降低了 EVs 的治疗效果。
  3. 免疫原性问题:修饰免疫细胞分泌的 EVs 可能会引发机体的免疫反应。尽管 EVs 来源于自身免疫细胞,但修饰过程可能会改变 EVs 的表面成分,使其被免疫系统识别为外来异物。当机体免疫系统识别到这些 EVs 后,会产生抗体,中和 EVs 的活性,甚至引发免疫排斥反应,导致 EVs 无法发挥正常的抗癌作用。此外,长期使用修饰免疫细胞分泌的 EVs 还可能会导致免疫系统的过度激活,引发一系列不良反应,如炎症反应、自身免疫性疾病等,这也限制了其临床应用。

提高修饰免疫细胞分泌 EVs 抗癌效果的建议


  1. 优化制备与纯化技术:研发新的细胞培养体系,优化培养基成分,采用无血清、化学成分明确的培养基,减少批次间差异,提高 EVs 的产量和质量。改进分离和纯化技术,结合多种方法的优势,如将超速离心与免疫亲和捕获相结合,开发新型的微流控芯片技术,实现 EVs 的高效、快速分离和纯化,降低生产成本,为大规模生产提供技术支持。
  2. 改善体内递送策略:对 EVs 进行表面修饰,如在 EVs 表面连接靶向配体,使其能够特异性地识别肿瘤细胞表面的受体,提高 EVs 的靶向性。例如,将肿瘤特异性抗体或肽段连接到 EVs 表面,引导 EVs 精准地到达肿瘤部位。利用纳米技术,制备纳米载体包裹 EVs,增强 EVs 的稳定性,减少其在血液循环中的清除,提高其在肿瘤组织中的富集效率。此外,还可以联合其他治疗方法,如局部给药、超声介导的递送等,提高 EVs 的体内递送效率。
  3. 降低免疫原性:深入研究 EVs 的免疫原性机制,通过基因工程技术或化学修饰方法,调整 EVs 的表面成分,降低其免疫原性。例如,敲除或沉默 EVs 表面可能引发免疫反应的基因,或者对 EVs 表面的蛋白进行化学修饰,掩盖其免疫原性位点。在临床应用中,根据患者的个体差异,制定个性化的治疗方案,监测患者的免疫反应,及时调整治疗策略,减少免疫相关不良反应的发生。

综上所述,修饰免疫细胞分泌的外泌体(EVs)作为一种新兴的抗癌策略,具有巨大的潜力。通过激活免疫反应、改变免疫细胞行为,能够有效增强抗肿瘤疗效。然而,目前该方法仍面临制备与纯化技术难题、体内递送效率问题以及免疫原性等障碍。通过优化制备与纯化技术、改善体内递送策略、降低免疫原性等措施,有望进一步提高修饰免疫细胞分泌 EVs 的抗癌效果,为癌症治疗开辟新的途径,为广大癌症患者带来新的希望。
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