重磅！《自然》發(fā)表武漢大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院陳剛副教授最新研究成果 腫瘤免疫逃逸機(jī)制及免疫治療研究取得重要突破
格林威治時(shí)間2018年8月8日，Nature（《自然》）以“Exosomal PD-L1 contributes to immunosuppression and is associated with anti-PD-1 response”（外泌體PD-L1介導(dǎo)免疫抑制及預(yù)測(cè)PD-1單抗療效）為題，在線發(fā)表了武漢大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院陳剛副教授的最新研究成果。該研究主要由美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)、武漢大學(xué)、美國(guó)Wistar研究所等相關(guān)團(tuán)隊(duì)合作完成。武漢大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院陳剛副教授為該論文唯一第一作者，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)Wei Guo和Xiaowei Xu教授為該論文共同通訊作者。
惡性腫瘤是目前嚴(yán)重威脅人類健康和生命的疾病之一。大多數(shù)惡性腫瘤患者在確診時(shí)已處于晚期，失去了手術(shù)機(jī)會(huì)，且對(duì)放化療等保守治療方式不敏感，因此預(yù)后不良。然而，近幾年來免疫治療的興起為晚期惡性腫瘤患者帶來了希望，其中PD-1單克隆抗體（簡(jiǎn)稱單抗）是目前腫瘤免疫治療的代表性藥物。PD-1全名為程序性死亡受體-1，主要表達(dá)于激活的T細(xì)胞表面。PD-L1是PD-1的配體，在正常情況下其功能是與T細(xì)胞表面的PD-1結(jié)合，從而抑制T細(xì)胞激活，以避免因T細(xì)胞過度激活而引起自身免疫病。因此，PD-L1/PD-1在維持機(jī)體保護(hù)性免疫和免疫耐受平衡中起重要作用。然而，“機(jī)智”的腫瘤細(xì)胞在其進(jìn)化過程中選擇性高表達(dá)PD-L1，以抑制T細(xì)胞功能，使其喪失對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷能力，從而實(shí)現(xiàn)腫瘤免疫逃逸。PD-1單抗類藥物可特異性阻斷PD-L1與PD-1的結(jié)合，重新激活T細(xì)胞，以恢復(fù)后者的腫瘤殺傷作用。PD-1單抗治療與以往的腫瘤治療方式相比，其最大的特點(diǎn)在于：一旦對(duì)患者起效，其療效可維持較長(zhǎng)時(shí)間，甚至可以完全消除腫瘤達(dá)到治愈效果。然而，PD-1單抗并非對(duì)每一個(gè)患者都有效。臨床試驗(yàn)結(jié)果表明，僅有不到50%的患者能夠從PD-1單抗治療中獲益。加之不僅治療費(fèi)用高，且治療周期長(zhǎng)，若治療無效，患者將喪失及時(shí)接受其他治療的時(shí)機(jī)。更重要的是，免疫治療不良反應(yīng)也仍不容忽視。因此，進(jìn)一步了解PD-L1/PD-1介導(dǎo)腫瘤免疫逃逸的具體機(jī)制，同時(shí)尋找能夠在治療早期預(yù)測(cè)療效的生物標(biāo)志物成為了當(dāng)務(wù)之急。
外泌體是由細(xì)胞分泌產(chǎn)生的直徑在50-120 nm的一類細(xì)胞外囊泡，攜帶豐富的生物活性分子（如蛋白質(zhì)、RNA等），并可通過自分泌或旁分泌途徑參與對(duì)局部或遠(yuǎn)處細(xì)胞的功能調(diào)控，影響細(xì)胞外微環(huán)境。陳剛副教授在其研究中發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞可通過釋放表面富含PD-L1的外泌體發(fā)揮對(duì)腫瘤殺傷性T細(xì)胞的功能抑制作用。該研究分別在轉(zhuǎn)移性惡性黑色素瘤患者及小鼠荷瘤模型中證實(shí)，腫瘤細(xì)胞分泌的富含PD-L1的外泌體可進(jìn)入機(jī)體外周血并對(duì)腫瘤微環(huán)境以外的T細(xì)胞起抑制作用，且外周血中PD-L1陽性外泌體的濃度水平與腫瘤大小呈密切正相關(guān)。以往的研究觀點(diǎn)認(rèn)為PD-L1主要存在于腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞膜上，因此推斷其對(duì)T細(xì)胞的抑制作用也主要局限于腫瘤微環(huán)境中。該研究則首次證實(shí)了PD-L1還大量存在于腫瘤細(xì)胞釋放的外泌體膜表面，且其含量遠(yuǎn)高于腫瘤細(xì)胞膜表面的PD-L1。此外，腫瘤細(xì)胞分泌的富含PD-L1的外泌體還可進(jìn)入機(jī)體外周循環(huán)系統(tǒng)，并與其中的T細(xì)胞接觸同時(shí)抑制其功能，以達(dá)到全面抑制T細(xì)胞功能的目的，從而將PD-L1介導(dǎo)的腫瘤免疫抑制作用拓展到了全身范圍內(nèi)。這一研究成果對(duì)目前抑制的腫瘤免疫檢查點(diǎn)調(diào)控機(jī)制進(jìn)行了重要補(bǔ)充，將有助于重新理解腫瘤免疫逃逸機(jī)制。
更重要的是，該研究還揭示了腫瘤患者外周血中的PD-L1陽性外泌體的濃度水平及其在PD-1單抗治療早期的變化趨勢(shì)和幅度能夠有效評(píng)估該患者對(duì)治療的反應(yīng)性：治療前外周血中PD-L1陽性外泌體水平高，且治療后3-6周內(nèi)水平較治療前上升幅度不明顯的患者，大多數(shù)對(duì)PD-1單抗治療不敏感；治療前外周血中PD-L1陽性外泌體水平低，且治療后3-6周內(nèi)水平較治療前有顯著上升的患者，往往對(duì)PD-1單抗治療具有良好反應(yīng)性。基于上述發(fā)現(xiàn)，該研究首次提出了一種基于患者循環(huán)外泌體水平來評(píng)估免疫治療有效性的液體活檢策略，為早期預(yù)測(cè)PD-1單抗治療的療效提供了目前最準(zhǔn)確有效和簡(jiǎn)便快捷的方法。相關(guān)研究成果已申請(qǐng)國(guó)際發(fā)明專利，且部分技術(shù)成果正在轉(zhuǎn)化應(yīng)用過程中。
該研究的共同作者還包括武漢大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院趙怡芳教授及其團(tuán)隊(duì)的青年醫(yī)師張偉、余自力、王蓓克、鐘文群、熊學(xué)鵬，博士生楊解綱、夏厚福、滿其文等。該研究受美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（National Institutes of Health）、中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)協(xié)會(huì)“青年人才托舉工程”等基金項(xiàng)目的資助和支持。
陳剛是武漢大學(xué)首屆口腔醫(yī)學(xué)八年制本碩博連讀研究生（2004級(jí)），2012年獲醫(yī)學(xué)博士學(xué)位，現(xiàn)為武漢大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院口腔頜面-頭頸腫瘤外科副教授、副主任醫(yī)師。陳剛副教授留校工作后主要從事細(xì)胞外囊泡的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，圍繞細(xì)胞外囊泡的示蹤成像、致病機(jī)制及其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用等方面取得了一系列原創(chuàng)性成果，并先后在武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院（合作導(dǎo)師：龐代文教授）和美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)生物學(xué)系（合作導(dǎo)師：Wei Guo教授）從事博士后研究。以第一作者或通訊作者身份發(fā)表SCI論文20余篇，其中包括Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc., ACS Nano, Adv. Funct. Mater., J. Invest. Dermatol., J. Dent. Res.等期刊雜志，并獲授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利5項(xiàng)，主持國(guó)家自然科學(xué)基金3項(xiàng)，省部級(jí)基金2項(xiàng)，入選中國(guó)科協(xié)“青年人才托舉工程”和“武漢市中青年醫(yī)學(xué)骨干人才培養(yǎng)工程”。