北理工黄渊余课题组Advanced Science：功能化的沉默性NK外泌体通过多机制协同高效抗肿瘤

近日，国际著名期刊Advanced Science (IF=16.806) 报道了北京理工大学黄渊余课题组在功能化外泌体抗肿瘤治疗方面的研究进展，相关成果以“Conscription of Immune Cells by Light-Activatable Silencing NK-Derived Exosome (LASNEO) for Synergetic Tumor Eradication”为题在线发表。该工作第一作者为北京理工大学生命学院/前沿交叉科学研究院博士研究生张萌洁，通讯作者为北京理工大学黄渊余教授。

自然杀伤（Natural Killer, NK）细胞是机体重要的免疫细胞，其作为先天免疫的重要组成部分在肿瘤治疗中具有重要的应用。NK细胞来源的外泌体（NK-derived Exosome, NEO）一定程度地“遗传”了NK细胞的免疫调节功能，外泌体的直径约为30–120 nm（NK细胞的直径约为10 µm），其在肿瘤组织具有更好的渗透能力，因而NEO是具有良好应用前景和潜力的抗肿瘤生物制剂。然而，NEO自身的抗肿瘤效应不够强，如何显著提高NEO的免疫调节能力或赋予其多机制协同的抗肿瘤能力，是实现临床有效治疗的关键问题。

基于此，黄渊余团队通过电穿孔将亲水性小干扰核酸（siRNA）装载到NEO内部，并将疏水性光敏剂小分子Ce6负载到NEO膜上，构建了一种“可光激活的沉默性NK外泌体（Light-activatable silencing NK-derived exosomes, LASNEO）”体系。该纳米体系进入细胞后，可以在660nm光照条件下产生活性氧（ROS），实现光动力治疗的同时，促进siRNA入胞并释放到细胞质中，提高其基因沉默效果；同时ROS还可促进巨噬细胞向M1型转变，促进DC细胞成熟，进一步提高小鼠体内的抗肿瘤免疫应答；当siRNA选择靶向PD-L1的siRNA时，抑制肿瘤细胞的PD-L1基因表达，可重建T细胞的免疫监视和杀伤能力。因此，LASNEO体系具有调节多种免疫细胞的能力，通过多机制协同的策略实现抗肿瘤治疗（图1）。

图1 LASNEO制备过程及其抗肿瘤机制示意图

首先，研究人员用NEO处理肿瘤细胞，通过RNA-seq技术对肿瘤细胞中上调和下调的基因进行分析，同时结合Western Blot等生化实验，证明经过NEO处理后，肿瘤细胞的凋亡通路基因显著变化，证明了NEO可以促发“类NK细胞”的杀伤效应。随后，研究人员在细胞水平上验证了LASNEO的入胞能力和机制，以及ROS生成情况、细胞凋亡作用等。接着，研究人员用LASNEO负载拮抗PLK1基因的siRNA（siPLK1）在荷瘤小鼠模型上开展了实验，证实LASNEO拥有良好的抗肿瘤作用。最后，通过负载拮抗PD-L1的siRNA（siPD-L1），LASNEO下调了小鼠肿瘤细胞中PD-L1的表达，流式细胞术的结果显示光照的LASNEO引起了CD8+ T细胞的升高，提高了M1型巨噬细胞的比例，同时促进了DC细胞的成熟，这表明LASNEO成功重塑了肿瘤组织的免疫微环境，调动了多类免疫细胞，通过多种机制的协同实现了有效的抗肿瘤治疗。同时，LASNEO还具备良好的稳定性和安全性，其制备过程也简单可控。上述研究成果已提交专利申请。

课题组主页：

https://www.x-mol.com/groups/Yuanyu_Huang-BIT

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202201135