1月22日，國際著名期刊Nature Immunology（IF=21.506）在線發表了來自浙江大學生命科學研究院的張龍研究員（細胞信號網絡協同創新中心）與蘇州大學生物醫學研究院特聘教授周芳芳合作的最新研究發現，揭示了腫瘤來源的外泌體抑制宿主先天抗病毒免疫的機制。
細胞信號網絡協同創新中心（Innovation Center for Cell Signaling Network）組建于2012年8月，由廈門大學牽頭，浙江大學、中國科學技術大學、中國科學院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所和上海藥明康德新藥開發有限公司作為核心單位共同組建。
感染后，生殖系（germline）編碼的模式識別受體識別入侵病毒的病原體相關分子模式，并啟動一系列導致產生I型干擾素和促炎因子的信號傳導途徑。識別這些病毒核酸的模式識別受體包括TLRs、RIG-I樣受體和某些DNA傳感器，如cGAS和IFI16。在識別病毒核酸之后，模式識別受體募集下游適配器（adaptors），包括TRIF、MAVS和STING。這些適配器隨后激活下游激酶TBK1和IKKε。然后TBK1和IKKε激活轉錄因子NF-κB和IRF3，IRF3轉位到細胞核并誘導I型干擾素（一種對宿主保護必需的細胞因子家族）的表達。
外泌體是在后期胞內體中合成并通過各種細胞類型釋放到細胞外環境中的小膜囊泡（直徑30-100 nm）。外泌體包含功能性生物分子（蛋白質、脂質、RNA和DNA），可以轉移到受體細胞。越來越多的研究揭示腫瘤來源的外泌體（tumor-derived exosomes, TEXs）是腫瘤發生的調節者。從黑色素瘤分泌的外泌體在骨轉移前的生態位中將骨髓祖細胞重編程為促血管生成表型。TEX與嗜中性粒細胞和嗜酸性粒細胞的募集、自然殺傷細胞的增殖以及參與癌癥微環境適應的巨噬細胞的激活有關。已有報道發現存在于外泌體中的特定蛋白質可以決定器官特異性轉移和癌癥患者的存活。另外，TEXs向免疫細胞傳遞抑制或激活的分子信號，直接或間接影響細胞的發育、成熟和抗腫瘤活性。然而，TEXs是否影響宿主的先天性抗病毒免疫仍不清楚。
該研究發現，TEX能夠將活化的表皮生長因子受體（EGFR）轉移到宿主巨噬細胞中，進而參與巨噬細胞內源的信號通路，減少I型干擾素的產生和抗病毒免疫力。這些結果證明了腫瘤細胞抑制宿主免疫功能的機制。
TEXs抑制先天抗病毒免疫 在流感患者中，無癌癥患者的血清干擾素-β（IFN-β）濃度顯著高于未接受化療的肺癌患者（圖1a）。這提示IFN-β信號傳導可能受到肺癌的損害。為了研究腫瘤生長是否會影響宿主的天然抗病毒免疫，研究人員使用聚碳酸酯膜插入物將RAW264.7小鼠巨噬細胞與小鼠Lewis肺癌（LLC）細胞或非癌性小鼠肺成纖維細胞（MLF）（對照細胞）一起培養，并避免兩種細胞類型之間的直接接觸。由RNA病毒仙臺病毒（SeV）或DNA病毒單純皰疹病毒1型（HSV-1）誘導的IFN-β分泌在用LLC細胞培養的RAW264.7細胞中顯著低于“同樣”培養的RAW264.7細胞（單獨培養）或用MLF培養的RAW264.7細胞（圖1b）。從A549細胞和LLC細胞以及來自患者衍生的原發性肺癌細胞和MDA-MB-231人類乳腺癌細胞中分離外泌體（圖1c和數據未顯示）。這些（腫瘤來源的）外泌體對THP-1細胞的預處理顯著降低了SeV-或HSV-1誘導的IFNB1 mRNA的豐度（圖1d和補充圖1e）。熱變性降低了TEXs的這種抑制效應（圖1e），這表明TEXs中包含的蛋白質組分在這方面是重要的。為了確定哪種蛋白質對于TEX介導的天然免疫抑制是關鍵的，我們用靶向關鍵致癌蛋白質的116種小分子抗癌化合物的文庫（圖1f）處理了A549細胞衍生的外泌體。值得注意的是，用EGFR抑制劑預處理的A549細胞衍生的TEX失去了抑制THP-1細胞的抗病毒反應的能力（圖1g）。質譜分析證實EGFR在A549細胞的外泌體和MDA-MB-231癌細胞（圖1h和補充圖1f）的外泌體中大量存在，但是在正常肺成纖維細胞（MLF）的外泌體中不存在EGFR。流式細胞術顯示肺癌患者的EGFR+循環外泌體（crExos）的比例遠高于無癌癥患者（對照受試者），后者幾乎無法檢測到（圖1i）。此外，在肺癌和流感患者中，IFN-β的產生與EGFR + crExos的豐度呈顯著負相關。這些結果表明，腫瘤細胞可能通過分泌EGFR+外泌體而損害宿主先天性抗病毒免疫。
論文摘要：
惡性腫瘤損害天然免疫，但其機制在很大程度上是未知的。該研究發現通過腫瘤來源的外泌體（TEXs），癌癥能夠轉移活化的表皮生長因子受體（EGFR）至宿主巨噬細胞，從而抑制先天的抗病毒免疫。人蛋白激酶組的篩選鑒定了巨噬細胞中的激酶MEKK2，作為TEX遞送EGFR的效應器，可負調節抗病毒免疫應答。在實驗性腫瘤植入的背景下，MEKK2缺陷小鼠比野生型小鼠對病毒感染更具抗性。將TEX注射到小鼠中降低先天免疫，增加病毒載量并以EGFR和MEKK2依賴性方式增加發病率。MEKK2磷酸化IRF3，一種對產生I型干擾素至關重要的轉錄因子；這觸發了IRF3的多泛素化，并且阻斷了其病毒感染后的二聚化、易位至細胞核和轉錄活性。這些發現確定了一種機制，通過這種機制，癌細胞可以抑制宿主先天免疫，并可能使癌癥患者的免疫受損。
模式圖（小編極簡版）
小編按：
據小編文獻庫記錄，這是外泌體領域國內目前為止發表的第4篇影響因子20分以上大paper。期待后續更多重磅研究發現！前3篇為：
1. 復旦大學袁正宏教授：外泌體介導IFN-alpha誘導的抗病毒活性的細胞間傳遞
Li, J., et al. (2013). "Exosomes mediate the cell-to-cell transmission of IFN-alpha-induced antiviral activity." Nat Immunol 14(8): 793-803.
2. 第二軍醫大學王林輝教授、王紅陽院士等發現外泌體中具有傳遞腫瘤抗藥性功能的lncRNA
Qu, L., et al. (2016). "Exosome-Transmitted lncARSR Promotes Sunitinib Resistance in Renal Cancer by Acting as a Competing Endogenous RNA."Cancer Cell.
3. 第二軍醫大學曹雪濤研究團隊揭示腫瘤外泌體促進肺促轉移“龕”結構形成新機制
Liu, Y., et al. (2016). "Tumor Exosomal RNAs Promote Lung Pre-metastatic Niche Formation by Activating Alveolar Epithelial TLR3 to Recruit Neutrophils."Cancer Cell 30(2): 243-256.
該文內容參考文獻：
Liang Gao, Lin Wang, Tong Dai, Ke Jin, Zhengkui Zhang, Shuai Wang, Feng Xie, Pengfei Fang, Bing Yang, Huizhe Huang, Hans van Dam, Fangfang Zhou & Long Zhang. Tumor-derived exosomes antagonize innate antiviral immunity.Nature Immunology (2018) doi:10.1038/s41590-017-0043-5
編輯：土豆
科研學習班推薦 （點擊詳細了解）：
