图注： 经活化T细胞胞外囊泡DNA联合免疫检查点阻断治疗后，胰腺癌组织中形成的免疫细胞聚集体，即三级淋巴结构。[胡孟颖]
威尔康奈尔医学院的研究人员主导的一项研究发现，活化T细胞可分泌含DNA的胞外囊泡（extracellular vesicles, EVs），这类囊泡可进入其他免疫细胞及肿瘤细胞，激活机体防御系统。临床前实验表明，这种囊泡相关DNA具有治疗应用潜力，可增强T细胞对原本几乎无法诱导免疫应答的肿瘤的杀伤作用。
活体小鼠实验显示，这类活化T细胞来源的胞外囊泡（activated T cell-derived EVs, AT-EVs）可在多种免疫冷肿瘤中，提升肿瘤细胞及树突状细胞（dendritic cells, DCs）的抗原加工与提呈（antigen processing and presentation, APP）能力。AT-EVs还可与免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitors, ICIs）协同发挥作用，诱导抗肿瘤免疫并抑制肿瘤生长。
这一发现拓展了学界对免疫系统的科学认知，为增强抗肿瘤免疫提供了新策略，也为向细胞递送遗传载荷提供了潜在新工具。“这些研究结果揭示了一种治疗免疫沉默肿瘤及其他免疫监视不足相关疾病的天然机制，”威尔康奈尔医学院Stavros S. Niarchos儿科心脏病学讲席教授、Gale与Ira Drukier儿童健康研究所及Sandra与Edward Meyer癌症中心成员David Lyden（医学博士、哲学博士）表示。
Lyden是发表在《癌细胞》（Cancer Cell）上的研究论文的共同通讯作者，论文题为《活化T细胞胞外囊泡的DNA转移可增强抗原提呈与抗肿瘤免疫》。研究人员在论文中指出：“我们揭示了一种新机制：活化T细胞来源的胞外囊泡（AT-EVs）可驱动正反馈环路，在正常生理状态及肿瘤环境中增强抗原提呈与免疫应答……值得注意的是，AT-EVs作为一种无细胞免疫疗法具有良好应用前景，可在免疫治疗耐药肿瘤中恢复抗原加工与提呈能力，并与检查点阻断疗法产生协同效应。”
绝大多数动物细胞都可分泌胞外囊泡，其携带的载荷包括蛋白质、DNA片段及其他分子。研究人员在论文中写道：“胞外囊泡（EVs）是所有活细胞天然释放的纳米颗粒，包含蛋白质、脂质与遗传物质，可介导细胞间通讯。”
近年来，Lyden实验室在胞外囊泡及其功能领域取得了多项开创性发现，例如证实肿瘤细胞分泌的囊泡可调控免疫系统的抗肿瘤应答。研究人员表示，这些发现“引出了一个可能性：来源于T细胞等免疫细胞的携带DNA的胞外囊泡（EVDNA）也可能具备免疫相关功能”。在本次新研究中，团队聚焦于免疫细胞（尤其是免疫系统的核心抗肿瘤效应细胞T细胞）分泌的囊泡的功能。
在初始实验中，研究人员发现生理状态下，T细胞分泌的囊泡倾向于归巢至淋巴结、脾脏及其他免疫活动中枢。在这些部位，囊泡会优先被抗原提呈细胞（包括可辅助T细胞活化的树突状细胞，T细胞活化是免疫应答的核心过程）摄取。研究人员发现，活化T细胞释放的这类囊泡的整体作用是增强抗原提呈过程，进而促进T细胞致敏及更广泛的免疫激活，而这类囊泡中发挥免疫增强作用的关键载荷是T细胞的DNA片段。
“这些DNA片段的丰度高得惊人，且大部分位于囊泡表面，它们并非随机序列，而是富集了免疫相关基因，包括帮助细胞向免疫系统提呈抗原的基因，”论文共同通讯作者、Lyden实验室成员、儿科细胞与发育生物学助理教授张海颖（哲学博士）表示。研究共同第一作者、Lyden实验室博士后研究员刘刁（哲学博士）补充道：“我们还发现这类囊泡表面附着有一种特殊酶，可发挥‘分子钻’的作用，将囊泡携带的DNA递送至受体细胞的细胞核中，实现DNA的瞬时表达。”
将活化T细胞来源的携带DNA的囊泡输注至荷瘤小鼠体内后，研究人员发现这类囊泡不仅会被抗原提呈细胞摄取，也会被肿瘤细胞本身摄取。接受治疗的肿瘤生长速度更慢，且T细胞及其他免疫细胞的浸润水平更高，提示这类囊泡诱导了更强的抗肿瘤应答。研究人员指出：“我们的研究揭示了一种胞外囊泡介导的机制：活化T细胞可通过该机制增强多种受体细胞的抗原加工与提呈能力，包括生理状态下的树突状细胞，以及多种肿瘤类型的癌细胞。”尽管癌症（及病毒）通常会抑制抗原提呈过程，使恶性细胞或被感染细胞逃避免疫系统识别，但这类胞外囊泡DNA的核心作用就是逆转该过程，恢复肿瘤细胞的免疫“可见性”。
研究团队在三种不同免疫沉默肿瘤（胶质母细胞瘤、胰腺癌、三阴性乳腺癌）的临床前模型中，验证了该疗法单独使用及联合现有免疫疗法的有效性。研究人员表示：“通过增强抗原加工与提呈通路，AT-EVs可提升肿瘤免疫原性，诱导强效抗肿瘤应答，尤其是与免疫检查点抑制剂联用时，可在胰腺癌、乳腺癌、脑癌等原本对免疫治疗耐药的肿瘤中发挥作用。这些发现揭示了活化T细胞来源胞外囊泡的转化应用潜力，可利用这种天然的免疫增强过程克服肿瘤免疫逃逸，尤其适用于免疫沉默肿瘤。”
论文共同通讯作者、Lyden实验室成员、儿科免疫学研究助理教授Irina Matei（哲学博士）表示：“该过程存在一个正反馈环路：活化T细胞来源的携带DNA的囊泡可同时作用于抗原提呈细胞与肿瘤细胞，一方面促使抗原提呈细胞上调肿瘤抗原加工相关通路的表达，另一方面提升肿瘤细胞的免疫识别度，同时促进肿瘤细胞自身分泌携带DNA的囊泡，进而放大免疫应答。”
目前研究人员正致力于将该发现转化为新型囊泡类癌症疗法，可单独使用，也可与标准免疫疗法或其他癌症治疗方案联用。研究共同第一作者、主导该研究的Lyden实验室博士后研究员、现任俄亥俄州立大学药物科学助理教授胡孟颖（哲学博士）表示：“这类囊泡具备将供体T细胞的DNA递送至受体细胞核的优异能力，提示其可作为天然非病毒瞬时基因递送平台，具备良好应用潜力。研究结果提供了一种普适性的基因递送策略，相比现有基因治疗方案，其安全性与递送效率可能更具优势。”
研究人员在论文结论部分指出：“总体而言，AT-EVs是一种新型无细胞免疫疗法与递送载体，可致敏抗肿瘤免疫应答、与现有疗法产生协同效应，还可作为疫苗佐剂使用。本研究深化了对AT-EV携带DNA的生物学功能的认知，为AT-EVs的治疗应用奠定了基础。”
专业注释：
1. 免疫冷肿瘤：免疫细胞浸润极少、对常规免疫治疗响应率极低的肿瘤
2. 抗原加工与提呈：免疫细胞激活适应性免疫应答的核心上游过程
3. 无细胞免疫疗法：不含活细胞的免疫治疗产品，安全性优于活细胞疗法