携LGALS3BP的外泌体在缺氧微环境下口腔鳞癌放疗免疫效应缺失中的作用及其机制研究

Radiation-induced immune effect (RIE), vanished under the hypoxic tumor microenvironment, is an additional antitumor function to direct killing of irradiation. Dendritic cell (DC) plays a central role in orchestrating the RIE. The function of DC may be switched from immune-stimulating to immune-suppressing under the hypoxic tumor microenvironment. The mechanism of this switch has not been clarified yet. Recently, the discovery of exosomes as communicating media between cells provides a possibility that cancer cells may affect DCs’ function and mediate the loss of RIE by exosomes. In the present study, we are seeking to investigate whether and how hypoxia plus radiation-educated tumor derived exosomes (TDE) could affect the immune-modulating function of DC through LGALS3BP and thereafter regulate the RIE of oral squamous cell carcinoma (OSCC); whether strategies interfering the key regulation point could re-establish the immune stimulating effect of DC and thereby rebuild the RIE and radiation sensitivity? The prospective results of this study will provide new perspectives on the exosome-mediated communication between OSCC and DC and its contribution to the RIE loss. This study will finally add new knowledge in the theory of how hypoxia regulates the radiation resistance and provide novel insight in the combination of radiation therapy with immune therapy in the clinical management of OSCC.

放疗及其诱发的免疫效应可以达到“一箭双雕”的抗肿瘤效果。但在缺氧肿瘤微环境下，放疗免疫效应丧失。树突细胞（DC）在放疗免疫效应的形成中处于枢纽地位。缺氧微环境下DC表现为免疫抑制活性，但其确切机制不清。外泌体作为细胞间通讯媒介功能的发现，为解释缺氧肿瘤细胞通过外泌体影响DC功能、从而介导放疗免疫效应丧失提供了新思路。本课题拟从外泌体携带的膜蛋白出发，探讨缺氧和放疗双重因素重塑的肿瘤细胞来源外泌体能否通过LGALS3BP影响DC的免疫调节功能进而影响口腔鳞癌放疗免疫效应及其机制；关键调控节点的干预措施能否重建DC的抗肿瘤免疫活性、激发放疗免疫效应和增加放疗敏感性？研究结果将从外泌体在口腔鳞癌和DC间信息传递、调控DC抗肿瘤免疫效应的新视野，诠释缺氧微环境下口腔鳞癌放疗免疫效应缺失的机制；结果既可丰富缺氧导致放疗耐受的理论体系，又可为放疗联合免疫治疗在口腔鳞癌中的临床应用提供新的思路和策略。

利用基于质谱的高通量蛋白质组学，课题组首先在外泌体上鉴定了膜蛋白90K的表达，患者血清来源的外泌体中90K表达水平可以预测较差的头颈部癌症患者的总体生存，血清外泌体的 90K水平可作为头颈癌患者预后不良的独立因素。用口腔鳞癌（OSCC）细胞的外泌体预处理具有免疫能力的小鼠，可诱导肿瘤细胞产生免疫抑制微环境，该微环境受90K的调控。90K表达的外泌体的免疫抑制功能取决于髓源性抑制细胞(MDSCs)的存在，而不是调节性T细胞。外泌体对MDSCs的免疫调节作用依赖于被外泌体包裹的miR-21。此外，90K与整合素-β1和sigle -9相互作用，而不是直接影响MDSCs的免疫功能，且外泌体货物的内化需要90K。90K修饰γδT细胞衍生外泌体可以提高PD-L1 siRNA的传递效率和治疗效果。我们在外泌体中还鉴定了一个外泌体蛋白——赖氨酸氧化酶2 (LOXL2)，与常氧外泌体相比，它在低氧外泌体中具有最高的倍增长。缺氧细胞来源的外泌体向非缺氧的OSCC细胞传递大量LOXL2，诱导上皮细胞向间充质转化(EMT)，并诱导受体癌细胞的侵袭。此外，LOXL2富集的外泌体被远处成纤维细胞内化，并=激活受体成纤维细胞中的FAK/Src信号，从而招募了MDSC形成转移前微环境。缺氧的OSCC细胞可以通过分泌TGF-β和含有miR-192/215家族miRNAs水平增强的外泌体促进了CAF的分化。CAV1是miR-192/215的靶基因，其抑制TGF-β/SMAD信号通路，促进成纤维细胞的CAF样细胞分化。恢复CAV1水平抑制低氧外泌体和TGF-β-诱导的CAF样分化。在OSCC组织来源的外泌体中包裹的miR-192/215水平的提高表明了低氧和侵袭性的癌症间质。因此外泌体作为“信使”可以将miRNAs从癌细胞传递到成纤维细胞，促进低氧肿瘤微环境的重塑，癌症组织来源的外泌体有可能作为生物标志物的来源。总之，本项目从外泌体携带的蛋白和miRNA出发，系统阐述了缺氧肿瘤微环境下肿瘤细胞影响癌性基质、肿瘤免疫的分子机制，为口腔鳞癌的靶向和免疫治疗提供了新的证据和思路。