Adv Sci（IF14.3）丨癌细胞来源的外泌体miR-500a-3p调节肝星状细胞活化和免疫抑制微环境

肝细胞癌（HCC）占全球肝癌的80%，是原发性肝癌的主要类型。尽管目前的治疗选择包括手术切除、肝移植、射频消融和血管介入治疗，但免疫疗法在治疗晚期HCC方面显示出良好的前景。HCC的发生和发展是一个复杂的过程，不仅受癌细胞调节，还受肿瘤微环境（TME）的细胞和非细胞成分的调节。在TME中，肿瘤免疫微环境在调节肿瘤进展中起着至关重要的作用，包括防止肿瘤免疫逃逸和对药物治疗的耐药性。因此，最近的治疗策略集中在调节免疫反应上。治疗性阻断T细胞共抑制因子分子，包括细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4（CTLA-4）、程序性细胞死亡受体1（PD-1）或其配体（PD-L1），在各种实体瘤中显示出持久的抗肿瘤反应和长期缓解。尽管免疫疗法取得了令人鼓舞的结果，但患者反应多变和缺乏经过验证的预测生物标志物，因此迫切需要可靠的HCC治疗预后工具。

HCC的发展通常是由肝纤维化和肝硬化引发的，这两者都与微环境重塑和局部慢性炎症密不可分。肝星状细胞（HSC）是位于肝窦壁和肝细胞之间的特异性非实质细胞，在肝细胞功能和肝损伤中起关键作用。HSCs通常是“静止的”，当受到TME中的癌症旁分泌因子的刺激和表型转化为高度增殖的肿瘤相关成纤维细胞时，其生物学功能会发生显著变化。活化的HSCs表达α-SMA并释放过多的细胞外基质，包括促进肝纤维化的胶原蛋白和细胞纤连蛋白。新出现的证据表明，HSCs通过外泌体与癌细胞通讯，在癌症发生、进展、转移和治疗耐药中发挥重要作用。值得注意的是，活化的HSCs不仅是纤维化的主要驱动因素，而且还通过与各种免疫细胞相互作用促进肝脏免疫耐受。

肿瘤和基质细胞可以通过分泌可溶性因子（如细胞因子和趋化因子）来相互适应，从而形成有利于肿瘤生长的微环境。外泌体是一种具有生物活性的脂质双分子层纳米囊泡，作为细胞间信号通讯的新型介质，在此过程中起着至关重要的作用。肿瘤来源的外泌体可以将遗传物质转移到其他细胞，从而调节受体细胞的表型和功能，从而影响肿瘤进展。在外泌体货物中，microRNAs（miRNAs）因其稳定性和功能多样性而受到特别关注。大量研究表明，外泌体miRNAs在肿瘤相关免疫抑制、代谢重编程和血管生成中起关键作用。例如，ER应激的HCC细胞释放的外泌体可以上调巨噬细胞中PD-L1的表达，随后通过外泌体miR-23a-3p-PTEN-AKT通路抑制T细胞功能。此外，Gli1诱导的MIRLET7BHG通过外泌体SMO激活HSCs以刺激hedgehog通路来促进HCC。然而，HCC来源的外泌体miRNAs在免疫抑制微环境中的作用，尤其是它与HSCs和免疫细胞的相互作用，还有待进一步探讨。

近日，Advanced Science期刊发表了一篇题为Cancer Cell-Derived Exosomal miR-500a-3p Modulates Hepatic Stellate Cell Activation and the Immunosuppressive Microenvironment的研究论文。报道了一个在肝炎-肝硬化-HCC转化过程中异常表达的 miR-500a-3p，揭示了miR-500a-3p/SOCS2/JAK3/STAT5A/STAT5B反馈回路可增强HSC活化和HCC生长和转移。此外，HCC细胞释放的外泌体miR-500a-3p通过促进CD4+ T细胞耗竭、通过上调活化HSCs中PD-L1表达和PBMCs中PD-1表达来增强免疫抑制微环境，这为miR-500a-3p重塑HCC免疫微环境的机制提供了新的见解，并为开发 miRNA 靶向免疫疗法提供了理论基础。

首先，研究人员分析了从GEO数据库获得的GSE108724（HCC vs 正常）和GSE63046（肿瘤 vs 肝硬化 vs 正常）数据集，以研究与从正常肝组织通过肝硬化进展到HCC相关的潜在生物标志物。结果显示，与正常组织相比，miR-500a-3p在HCC和肝硬化组织中均高表达，并且这种表达随着组织异性化程度的增加而增加。TCGA数据库显示，miR-500a-3p在肿瘤组织中高表达，与患者存活率相关。此外，miR-500a-3p表达与肝纤维化评分和肝脏炎症密切相关，表明其在肝炎、肝硬化和HCC进展途径中的作用。进一步的Fish和IHC实验显示，miR-500a-3p表达水平和α-SMA主要位于细胞质中，并在肝脏正常、肝硬化和癌组织中逐渐升高。Kaplan-Meier生存分析显示，miR-500a-3p预测HCC患者的不良预后，而α-SMA在预测预后方面没有差异。

Fig1. miR-500a-3p在HCC组织中的表达和表征

随后，研究人员通过体外和体内实验证实了Hsa-miR-500a-3p可促进HCC细胞增殖、迁移和肿瘤生长。并确定了HCC外泌体转运的miR-500a-3p在肝星状细胞（HSC）活化、肝癌生长和侵袭以及免疫细胞分化中的作用。

Fig2. MiR-500a-3p促进HCC细胞增殖和迁移特性

进一步的研究发现，在临床组织中，miR-500a-3p在HCC和肝硬化组织中显著富集，免疫标志物CD4或PD-L1的共表达与患者的低生存率显著相关。此外，细胞外miR-500a-3p被HSC和PBMC摄取，促进细胞因子TGF-β1和IL-10的分泌，增加HSC中PD-L1的表达，并稳定PBMC中PD-1的表达以影响TME。在体内实验中，研究人员发现miR-500a-3p与CD4+ T细胞耗竭和Treg分化相关，并且与原位小鼠HCC模型中致瘤性增加显著相关。机制研究表明，HCC来源的外泌体miR-500a-3p直接影响SOCS2调节JAK3/STAT5A/STAT5B信号通路。MiR-500a-3p通过SOCS2/JAK3/STAT5A/STAT5B轴促进HCC的生长和迁移。

Fig3. 机制模型示意图

总之，本研究强调了HCC来源的外泌体miR-500a-3p在细胞间通讯中的重要作用，这可能是通过下游SOCS2/JAK3/STAT5A/STAT5B调节环导致HSC激活和肿瘤侵袭性的原因。该研究证明了HCC来源的外泌体中的miR-500a-3p可以诱导HSCs转化为肿瘤成肌细胞，释放免疫抑制细胞因子，刺激PD-L1表达，从而发挥免疫抑制功能，最终促进HCC生长和转移。研究结果表明，HSCs是免疫抑制的HCC微环境的关键调节因子，这种调节与CD4+ T细胞浸润减少和Treg表达上调有关。值得注意的是，miR-500a-3p联合PD-L1可预测HCC预后，暗示它们可能作为HCC和免疫治疗疗效的预后指标。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202404089