迁移体介导抗原释放使转移过程暴露肿瘤免疫原性

《Nature Immunology》：Metastasis enables immunogenicity through migrasome-mediated antigen release

　　

抗原释放是启动抗肿瘤免疫反应的关键步骤，然而其在转移过程中的调控机制尚不清楚。研究人员发现，经历血管迁移的循环肿瘤细胞（circulating tumor cells, CTCs）可产生迁移体（migrasomes），后者构成一种转移特异性的抗原释放机制。这些迁移体富含肿瘤相关抗原，包括癌-睾丸抗原与突变抗原，并被次级淋巴器官中的抗原提呈细胞（antigen-presenting cells, APCs）高效捕获，经交叉呈递（cross-presentation）引发CD8+ T细胞介导的免疫反应，从而抑制转移进展。遗传抑制迁移体形成会增强转移，而给予纯化的肿瘤来源迁移体可恢复免疫介导的转移生长抑制。上述结果表明，转移可通过迁移体介导的抗原释放矛盾性地增强肿瘤免疫原性，揭示了癌症播散与免疫激活之间的联系，并将迁移体确立为内源性肿瘤抗原递送的独特且强效平台。

研究背景方面，转移是癌症死亡的主要原因，恶性肿瘤细胞播散至远处器官后常逃逸免疫清除。抗肿瘤免疫依赖于肿瘤抗原的释放与呈递，传统认知中抗原释放主要来自肿瘤细胞死亡如免疫原性细胞死亡（immunogenic cell death, ICD）或细胞外囊泡（extracellular vesicles, EVs）脱落，由树突状细胞等捕获后 priming 细胞毒性T淋巴细胞。肿瘤来源EV具有双重作用：既可携带程序性死亡配体1（programmed death-ligand 1, PD-L1）促免疫逃逸，也可携带主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex, MHC）I类限制性抗原激活T细胞。迁移体是迁移细胞留下的收缩纤维上出芽形成的细胞器，既往在癌症中多与PD-L1等免疫检查点蛋白相关，被认为助长免疫逃逸，但是否可被转移过程用来释放肿瘤抗原尚属未知。该研究正是为回答这一空白而开展，论文发表于《Nature Immunology》。

主要关键技术方法方面，研究人员构建野生型、Tspan4敲除与过表达的4T1小鼠乳腺癌细胞及MMTV-PyMT自发转移模型，利用活体成像观察血管内迁移体形成；通过密度梯度离心纯化体外与体内迁移体，并以质谱（mass spectrometry）和基因组测序鉴定抗原；使用T细胞缺陷裸鼠、CD8⁺ T细胞耗竭、骨髓移植B2m^?/?与Batf3^?/?模型解析APC交叉呈递需求；人源样本来自未治疗的口腔鳞状细胞癌（oral squamous cell carcinoma, OSCC）患者及乳腺癌、肺癌患者血浆，TCGA（The Cancer Genome Atlas）数据用于临床相关性分析。

研究结果部分，Tspan4 suppresses breast cancer metastasis：研究人员通过静脉移植WT、Tspan4^?/?、Tspan4^OE 4T1细胞发现Tspan4缺失增强肺转移、过表达抑制转移，且在MMTV-PyMT;Tspan4^?/?小鼠中肺转移发生率升高，但皮下原发瘤生长不受影响，表明Tspan4选择性抑制转移。

Tspan4 regulates migrasome formation in 4T1 cells：体外与肝脏活体成像显示4T1细胞在迁移时形成收缩纤维与迁移体，Tspan4^?/?迁移体数量下降、Tspan4^OE增多，证明Tspan4调控转移过程中迁移体生物发生。

Injection of 4T1-derived migrasomes blocks metastasis：研究人员将纯化迁移体注入小鼠，可逆转Tspan4^?/?细胞的增强转移表型；紫外灭活死细胞、小EV（small extracellular vesicles, sEVs）、肿瘤裂解物、凋亡小体均无同等抑转移效果；体内血液分离的IV-migs与原位模型中迁移体也抑制肺转移，说明迁移体具独特免疫刺激属性。

Migrasomes prime the adaptive immune response：裸鼠中Tspan4表型反转、迁移体失效，抗CD8α耗竭消除迁移体益处；B2m^?/?骨髓移植与Batf3^?/?模型表明巨噬细胞与交叉呈递树突细胞摄取迁移体后交叉呈递，诱导细胞毒CD8⁺ T细胞杀伤4T1细胞。

Cancer-testis antigens are presented in migrasomes：定量质谱显示迁移体富集BRDT、MSH4等睾丸特异性蛋白；BRDT肽免疫显著降低4T1转移，活细胞成像见BRDT沿收缩纤维进入迁移体，证实癌-睾丸抗原主动包装。

Mutated antigens are localized in migrasomes：基因组测序发现4T1有745个单核苷酸突变基因；DDHD1(D318H)、SDC2(A18S)等突变肽免疫抑制转移，膜相关与可溶性突变抗原均被运入迁移体。

Tumor-associated antigen depletion promotes 4T1 metastasis：敲除Ddhd1、Sdc2、Brdt增强转移且在裸鼠中不显著，Brdt缺陷迁移体抑转移能力大减，说明BRDT是迁移体主要免疫原性组分，突变抗原贡献较弱。

Migrasomes have potential as therapeutic vaccines：已荷瘤小鼠中迁移体治疗减少转移，联合抗PD-1更佳；MMTV-PyMT原代肿瘤来源迁移体降低自发肺转移，提示迁移体可作治疗性疫苗。

OSCC-derived migrasomes are enriched with tumor-specific antigens：人OSCC原代细胞产生迁移体，富集TSPAN4、整合素、突变蛋白与CCDC83等睾丸相关蛋白；乳腺癌、肺癌血浆中可富集到肿瘤迁移体样结构；TCGA中Tspan4在乳腺浸润癌下调且高表达组远期生存更长。

讨论部分总结：研究人员指出迁移体是依赖细胞迁移的EV亚群，能把抗原释放耦合到转移过程，比sEV、裂解物更能抑制转移，因其富集MHC I类、受损线粒体DNA等危险信号而增强交叉呈递。Tspan4在不同免疫背景中作用相反：免疫健全时抑转移，裸鼠中促转移；泛癌中表达异质。迁移体解释了为何少数CTC能定植却被免疫控制，可作为原位疫苗。转化上可用切除肿瘤离体造迁移体回输，结合蛋白组与基因组做个性化抗原疫苗。冷肿瘤中迁移体可能不足以克服排斥，需按癌种研究。BRDT因睾丸豁免耐受而免疫优势强于突变抗原。

研究结论翻译：本研究中，研究人员发现CTC在血管中迁移时产生迁移体，可有效刺激CD8⁺ T细胞依赖的抗肿瘤免疫。通过敲除Tspan4减少迁移体形成会增强转移，而补充纯化迁移体能挽救该表型。蛋白组与基因组分析鉴定出癌-睾丸与突变抗原富集于迁移体。迁移体需巨噬细胞和树突细胞在次级淋巴器官摄取并交叉呈递。人OSCC来源迁移体同样携带肿瘤抗原，乳腺癌与肺癌患者血浆中可检测到肿瘤迁移体富集成分。TCGA分析表明Tspan4在乳腺浸润癌下调并与较长生存相关。综上，该研究揭示迁移体介导的抗原释放是一种依赖转移的免疫激活机制。