重磅！《自然》发表武汉大学口腔医学院陈刚副教授最新研究成果 肿瘤免疫逃逸机制及免疫治疗研究取得重要突破
格林威治时间2018年8月8日，Nature（《自然》）以“Exosomal PD-L1 contributes to immunosuppression and is associated with anti-PD-1 response”（外泌体PD-L1介导免疫抑制及预测PD-1单抗疗效）为题，在线发表了武汉大学口腔医学院陈刚副教授的最新研究成果。该研究主要由美国宾夕法尼亚大学、武汉大学、美国Wistar研究所等相关团队合作完成。武汉大学口腔医学院陈刚副教授为该论文唯一第一作者，美国宾夕法尼亚大学Wei Guo和Xiaowei Xu教授为该论文共同通讯作者。
恶性肿瘤是目前严重威胁人类健康和生命的疾病之一。大多数恶性肿瘤患者在确诊时已处于晚期，失去了手术机会，且对放化疗等保守治疗方式不敏感，因此预后不良。然而，近几年来免疫治疗的兴起为晚期恶性肿瘤患者带来了希望，其中PD-1单克隆抗体（简称单抗）是目前肿瘤免疫治疗的代表性药物。PD-1全名为程序性死亡受体-1，主要表达于激活的T细胞表面。PD-L1是PD-1的配体，在正常情况下其功能是与T细胞表面的PD-1结合，从而抑制T细胞激活，以避免因T细胞过度激活而引起自身免疫病。因此，PD-L1/PD-1在维持机体保护性免疫和免疫耐受平衡中起重要作用。然而，“机智”的肿瘤细胞在其进化过程中选择性高表达PD-L1，以抑制T细胞功能，使其丧失对肿瘤细胞的杀伤能力，从而实现肿瘤免疫逃逸。PD-1单抗类药物可特异性阻断PD-L1与PD-1的结合，重新激活T细胞，以恢复后者的肿瘤杀伤作用。PD-1单抗治疗与以往的肿瘤治疗方式相比，其最大的特点在于：一旦对患者起效，其疗效可维持较长时间，甚至可以完全消除肿瘤达到治愈效果。然而，PD-1单抗并非对每一个患者都有效。临床试验结果表明，仅有不到50%的患者能够从PD-1单抗治疗中获益。加之不仅治疗费用高，且治疗周期长，若治疗无效，患者将丧失及时接受其他治疗的时机。更重要的是，免疫治疗不良反应也仍不容忽视。因此，进一步了解PD-L1/PD-1介导肿瘤免疫逃逸的具体机制，同时寻找能够在治疗早期预测疗效的生物标志物成为了当务之急。
外泌体是由细胞分泌产生的直径在50-120 nm的一类细胞外囊泡，携带丰富的生物活性分子（如蛋白质、RNA等），并可通过自分泌或旁分泌途径参与对局部或远处细胞的功能调控，影响细胞外微环境。陈刚副教授在其研究中发现，肿瘤细胞可通过释放表面富含PD-L1的外泌体发挥对肿瘤杀伤性T细胞的功能抑制作用。该研究分别在转移性恶性黑色素瘤患者及小鼠荷瘤模型中证实，肿瘤细胞分泌的富含PD-L1的外泌体可进入机体外周血并对肿瘤微环境以外的T细胞起抑制作用，且外周血中PD-L1阳性外泌体的浓度水平与肿瘤大小呈密切正相关。以往的研究观点认为PD-L1主要存在于肿瘤细胞的细胞膜上，因此推断其对T细胞的抑制作用也主要局限于肿瘤微环境中。该研究则首次证实了PD-L1还大量存在于肿瘤细胞释放的外泌体膜表面，且其含量远高于肿瘤细胞膜表面的PD-L1。此外，肿瘤细胞分泌的富含PD-L1的外泌体还可进入机体外周循环系统，并与其中的T细胞接触同时抑制其功能，以达到全面抑制T细胞功能的目的，从而将PD-L1介导的肿瘤免疫抑制作用拓展到了全身范围内。这一研究成果对目前抑制的肿瘤免疫检查点调控机制进行了重要补充，将有助于重新理解肿瘤免疫逃逸机制。
更重要的是，该研究还揭示了肿瘤患者外周血中的PD-L1阳性外泌体的浓度水平及其在PD-1单抗治疗早期的变化趋势和幅度能够有效评估该患者对治疗的反应性：治疗前外周血中PD-L1阳性外泌体水平高，且治疗后3-6周内水平较治疗前上升幅度不明显的患者，大多数对PD-1单抗治疗不敏感；治疗前外周血中PD-L1阳性外泌体水平低，且治疗后3-6周内水平较治疗前有显著上升的患者，往往对PD-1单抗治疗具有良好反应性。基于上述发现，该研究首次提出了一种基于患者循环外泌体水平来评估免疫治疗有效性的液体活检策略，为早期预测PD-1单抗治疗的疗效提供了目前最准确有效和简便快捷的方法。相关研究成果已申请国际发明专利，且部分技术成果正在转化应用过程中。
该研究的共同作者还包括武汉大学口腔医学院赵怡芳教授及其团队的青年医师张伟、余自力、王蓓克、钟文群、熊学鹏，博士生杨解纲、夏厚福、满其文等。该研究受美国国立卫生研究院（National Institutes of Health）、中国国家自然科学基金、中国科学协会“青年人才托举工程”等基金项目的资助和支持。
陈刚是武汉大学首届口腔医学八年制本硕博连读研究生（2004级），2012年获医学博士学位，现为武汉大学口腔医学院口腔颌面-头颈肿瘤外科副教授、副主任医师。陈刚副教授留校工作后主要从事细胞外囊泡的基础和应用研究，围绕细胞外囊泡的示踪成像、致病机制及其生物医学应用等方面取得了一系列原创性成果，并先后在武汉大学化学与分子科学学院（合作导师：庞代文教授）和美国宾夕法尼亚大学生物学系（合作导师：Wei Guo教授）从事博士后研究。以第一作者或通讯作者身份发表SCI论文20余篇，其中包括Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc., ACS Nano, Adv. Funct. Mater., J. Invest. Dermatol., J. Dent. Res.等期刊杂志，并获授权国家发明专利5项，主持国家自然科学基金3项，省部级基金2项，入选中国科协“青年人才托举工程”和“武汉市中青年医学骨干人才培养工程”。