【Bioactive Materials】工程化的胞外囊泡用于肿瘤抗PDL1免疫和化疗的联合疗法
细胞外囊泡(EVs)是由各种细胞释放的亚微米大小的脂质双层的封闭小泡。目前基于EVs的药物领域研究正在迅速发展，在癌症治疗中，EVs具有许多独特的特性，可用于药物传递纳米载体、癌症疫苗和抗原载体等方面研究。与商业化的脂质体和聚合物纳米颗粒相比，EVs是一种可以逃避免疫吞噬的自然输送系统，循环半衰期较长，具有优异的生物相容性，生物安全性好。脂质包膜可以通过限制核酸酶和蛋白酶的分解，减缓EVs的代谢清除。由某些细胞产生的EVs可以实现肿瘤组织特异性的传递。例如，肿瘤衍生的EVs含有代表亲代细胞的膜蛋白和脂质，它们能优先与同型细胞融合，从而达成对肿瘤细胞选择性的药物递送。EVs体积较小，利于其外渗、实现物理屏障的穿透以及通过细胞外基质。此外，EVs可与细胞质膜融合，将药物直接输送到细胞质中，从而避免内容的物质被溶酶体破坏。总之，这些特点使EVs技术能够实现临床应用的迅速转化。
近年来，PD-1/PD-L1的免疫检查点抑制剂(ICI)已被批准用于治疗多种癌症。人源化的单克隆抗体(mAb)可以有效地阻止检查点蛋白与其伴侣蛋白结合，使肿瘤浸润的细胞毒性T细胞识别并杀死肿瘤细胞。研究表明，化疗联合免疫治疗可以协同促进抗肿瘤免疫反应，改善患者的生存。然而，mAb的去糖基化或者其他分子工程化改造可能会导致mAb的聚集，从而引发抗癌抗体(ADA)的产生，中和单克隆抗体的治疗效果，在极少数情况下，诱发不良反应。游离的抗PD-1或抗PD-L1mAb在体内容易被蛋白酶裂解，从而导致mAb失活裂解。此外，大剂量mAbs引起的中度至重度靶外肿瘤毒性会损伤患者的健康。mAb ICIs需要复杂的制造工艺，生产成本高，存储条件苛刻。通过减轻ADA、蛋白水解裂解和靶外肿瘤毒性，简化开发制造过程，可以进一步提高基于抗体的ICIs的疗效。
近日，来自美国宾汉姆顿大学万源和南京医科大学附属无锡人民医院毛文君课题组在Bioactive Materials杂志上发表文章，报道了高亲和性的变异型人PD-1(havPD-1)过表达EVs的制备，并作为ICIs和药物纳米载体，同时进行肿瘤的免疫治疗和化疗（图1）。构建了一个工程设计的MDA-MB-231细胞系来收集EVs，采用CRISPR/Cas9技术，使细胞过度表达一种高亲和力变异的人类PD-1蛋白(havPD-1)，同时清除了固有的PD-L1和beta-2微球蛋白。工程设计的havPD-1 EVs降低了PD-L1过表达道导致的癌细胞增殖，并能诱导细胞凋亡，EVs可以有效地阻断PD-L1介导的T细胞抑制，同时可消除抗体/补体依赖性的细胞毒性。havPD-1 EVs治疗细胞和动物模型中都具有强大的抗肿瘤活性，havPD-1 EVs可以中和肿瘤衍生的PD-L1 EVs，直接诱导PD-L1过表达肿瘤细胞的细胞凋亡，并有效地激活细胞毒性T细胞。havPD-1 EVs的疗效与临床抗PD1单克隆抗体（阿替利珠单抗）相当。用havPD-1 EVs加载PARP抑制剂可以进一步提高治疗效果。
工程化构建的havPD-1 EVs可能会成为癌症免疫疗法的新技术，目前大多数基于EVs的癌症疗法并没有利用EVs自身的生物学特征，如它们固有的靶向能力和传递膜结合蛋白的能力。我们的研究为各种治疗方案提供了新方向，包括在供体细胞上高表达无信号的PD-L1蛋白，用衍生的EVs训练受体细胞，在受体细胞膜上授予新抗原，每个潜在的抗原都可能使免疫学上的“冷”肿瘤转化为“热”肿瘤，授予的抗原也允许靶向药物给药，同时改变的细胞表型可以触发浸润的T细胞来识别和杀死肿瘤细胞。这些治疗性的ev增加了免疫药物治疗的新方法，在癌症治疗中应用潜力巨大，值得进一步研究和开发。