【文献解读】基于生物正交代谢工程的肿瘤外泌体清除策略

B站影视 电影资讯 2025-08-05 17:32 1

摘要:肿瘤细胞驱动的外泌体(Tumor cell-derived exosomes,TExo)作为一种重要的细胞外囊泡,在肿瘤微环境调控和免疫逃逸中发挥关键作用。TExo表面携带免疫抑制分子PD-L1,可诱导循环中CD8+细胞毒性T细胞功能耗竭,削弱抗肿瘤免疫反应。

转自:ACROBiosystems官方

肿瘤细胞驱动的外泌体(Tumor cell-derived exosomes,TExo)作为一种重要的细胞外囊泡,在肿瘤微环境调控和免疫逃逸中发挥关键作用。TExo表面携带免疫抑制分子PD-L1,可诱导循环中CD8+细胞毒性T细胞功能耗竭,削弱抗肿瘤免疫反应。同时,TExo促进肿瘤转移,通过构建远端器官的“前转移微环境”助力癌细胞侵袭。尽管化疗药物如多柔比星(DOX)能有效杀伤肿瘤细胞,却往往伴随着TExo释放增加,反而加剧免疫抑制和肿瘤转移风险。因此,如何特异性清除体内TExo,解除其免疫抑制作用,成为提升化疗疗效的亟待解决的难题。

创新策略——Biordee:生物正交反应驱动的TExo清除

河北医科大学张艳荣、范淼团队提出了一种基于生物正交代谢工程的创新策略——Biordee。该方法通过糖代谢标记和生物正交反应,实现对肿瘤细胞及其分泌外泌体的精准修饰,进而促进巨噬细胞介导的TExo清除,显著增强化疗相关的免疫反应并抑制肿瘤转移。

具体而言,研究团队利用甘露糖-N₃脂质体(Man@Lip)对肿瘤细胞进行代谢标记,使其分泌的外泌体表面带有叠氮基团(N₃)。随后,采用DBCO修饰的IgG Fc段(IgG Fc-DBCO)通过高效的生物正交“点击”反应与TExo-N₃特异结合,形成IgG Fc修饰的TExo复合物(TExo-Fc)。IgG Fc通过与巨噬细胞表面的FcγRII/III受体结合,促进巨噬细胞吞噬TExo-Fc,实现体内TExo的有效清除。

策略清除TEXo以抑制肿瘤转移并增强抗肿瘤免疫反应的示意图

A) 通过糖代谢工程和生物正交反应构建TExo-Fc以促进巨噬细胞吞噬的示意图。B) 利用Biordee策略有效抑制化疗相关的乳腺癌转移并增强化疗后免疫反应的示意图。

实验设计与核心发现

1. TExo-Fc构建与功能验证

4T1乳腺癌细胞成功摄取Man@Lip,细胞膜及其分泌的外泌体均成功引入N₃基团。通过生物正交反应,IgG Fc高效修饰TExo表面,形成TExo-Fc。纳米颗粒的尺寸分布和外泌体特征蛋白表达保持稳定,证明修饰过程未影响外泌体的结构和功能。

2. 体外验证:IgG Fc促进巨噬细胞吞噬TEXo

接下来,研究者通过 SPR 实验确定了 IgG Fc 与 FcγRII/III 蛋白(由ACROBiosystems百普赛斯提供)的结合动力学。SPR结果显示,IgG Fc与FcγRIIB蛋白和FcγRIII蛋白具有较强的结合效应。

在此基础上,研究者研究了巨噬细胞对TExo-Fc的吞噬作用。将巨噬细胞与TExo-Fc共孵育24小时后,结果显示巨噬细胞对TExo-Fc的吞噬率显著高于未修饰的TExo。通过ELISA检测培养基中外泌体PD-L1的含量,ELISA检测培养基中PD-L1水平显著下降,提示吞噬作用增强。然而在共培养体系中加入抗FcγRII/III抗体后,巨噬细胞对TExo-Fc的摄取量降低,表明了吞噬过程依赖于IgG Fc与巨噬细胞Fcγ受体的特异性结合,共聚焦显微镜和流式细胞术进一步证实了这一机制。

3. 体内清除肿瘤外泌体显著增强化疗抑瘤效应并延长生存期

研究者首先利用 4T1-luc 原位乳腺癌小鼠模型评估 Biordee 策略对肿瘤生长的抑制效果。结果显示,单用 DOX 的抑瘤率为 42 %,而 DOX 联合完整 Biordee(G5)使抑瘤率提高至 87 %(p 显著降低了小鼠外周血中TEXo水平,特别是DOX诱导释放的TExo,间接证明体内TExo-Fc构建成功;血生化与凝血指标未见异常,提示策略安全性良好。组织学 H&E 与 TUNEL 染色显示,G5 组肿瘤坏死灶增多,凋亡指数较 DOX 单用组提升 2.6 倍。

因此可以得出结论,通过 Biordee 策略持续清除内源性 TExo,不仅显著增强 DOX 的抑瘤作用,且可延长小鼠生存期而不增加毒性,为提升化疗疗效提供了可行的新途径。

4. 清除内源性 TExo 重塑免疫微环境并放大 DOX 诱导的全身抗肿瘤免疫

DOX诱导免疫原性细胞死亡,促进树突状细胞(DC)成熟。Biordee联合DOX治疗组中,DC成熟度显著优于单独DOX组,表明TExo清除促进了抗原呈递。血清中促炎细胞因子IFN-γ、TNF-α和IL-2水平显著升高,免疫激活明显。流式细胞术和免疫组化分析显示,联合治疗显著增加肿瘤浸润的CD4+和CD8+ T细胞数量,同时减少调节性T细胞和M2型巨噬细胞,重塑了肿瘤免疫微环境。

5. 抑制肿瘤生长及转移

Biordee联合DOX治疗显著抑制乳腺癌原位肿瘤生长,延长小鼠生存期。更重要的是,该策略有效阻断DOX诱导的肿瘤肝转移,伴随肝脏组织中CD4+和CD8+ T细胞浸润增强,提示通过免疫机制抑制转移灶的形成。

结论与意义

本研究首次利用生物正交代谢工程实现了体内肿瘤外泌体的特异性标记和清除。结合IgG Fc段促进巨噬细胞吞噬,Biordee策略有效解除TExo介导的免疫抑制,增强化疗药物诱导的免疫反应,显著抑制肿瘤生长及化疗促进的转移。该策略为提升化疗疗效和免疫治疗效果提供了新的技术平台和思路,具有潜在的临床转化价值。

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🔍验证数据

✏️ CD32a高均一性及超90%纯度经SEC-MALS验证

✏️ CD16a (V176) 与Herceptin亲和力经SPR验证

✏️ ADCC活性评估(ADCC功能细胞株)

Human CD16a (158V) (Luc) Jurkat Reporter Cell Development Service

ADCC response to anti-human CD20 antibody (RLU).

Anti-human CD20 antibody-induced ADCC activity was evaluated using Human CD16a (158V) (Luc) Jurkat Reporter Cell in the presence of Raji cells that express CD20 endogenously. The EC50 of anti-human CD20 antibody was approximately 0.0028 μg/mL.

✏️ ADCP活性评估(ADCP功能细胞株)

Human CD32a (131H) (Luc) Jurkat Reporter Cell Development Service

ADCP response to anti-human CD20 antibody (RLU).

Anti-human CD20 antibody-induced ADCP activity was evaluated using Human CD32a (131H) (Luc) Jurkat Reporter Cell in the presence of Raji cells that express CD20 endogenously. The EC50 was approximately 0.1054 μg/mL.

来源:新浪财经

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