【Advanced Science】14+，内卷救星！外泌体“双机制论证”模板曝光，代谢工程+免疫激活让成果“层次拉满”！

肿瘤细胞外泌体（TExo）通过携带PD-L1等免疫抑制分子耗竭CD8+T细胞，并促进肿瘤转移微环境形成，成为抗癌治疗的主要障碍。传统抑制外泌体生成的策略无法清除循环中的TExo，而化疗药物（如阿霉素DOX）反而会促进TExo释放，加剧转移风险。

 

​今天分享的是发表在【Advanced Science】上题为“Enhancing Chemotherapy-Related Immune Responses via Bioorthogonal Metabolic Engineering-Driven Tumor Exosomes Elimination”的研究，该研究开发生物正交反应驱动外泌体清除策略（Biordee），通过糖代谢工程标记TExo并偶联IgGFc，利用巨噬细胞FcγR受体介导吞噬，以打破免疫抑制并增强化疗免疫效应。

 

研究结果

1、Biordee策略清除TExo的机制与应用示意图

图1A：通过甘露糖-N3@脂质体（Man@Lip）介导糖代谢工程，使肿瘤细胞分泌携带叠氮基团（N3）的TExo（TExo-N3），再通过DBCO修饰的IgGFc（IgGFc-DBCO）与N3发生生物正交反应，生成TExo-Fc，促进巨噬细胞FcγRII/III受体介导的吞噬。

图1B：Biordee策略可抑制化疗（DOX）诱导的TExo释放，解除PD-L1介导的免疫抑制，增强抗肿瘤免疫应答并抑制肝转移。

示意图表明Biordee策略通过“代谢标记-正交偶联-巨噬细胞吞噬”三步骤，特异性清除循环TExo，为化疗增敏提供新路径。

 

2、TExo-Fc的构建与表征

图2A：CLSM显示Man@Lip处理的4T1细胞表面存在N3基团（红色荧光），而PBS或单纯脂质体组无明显标记。

图2B：TExo-Fc构建流程：Man@Lip标记肿瘤细胞→提取TExo-N3→与IgGFc-DBCO偶联。

图2C：TEM显示TExo-N3呈典型杯状囊泡结构，粒径约100nm。

图2D：NTA证实TExo-N3粒径分布与天然TExo一致（30-120nm），浓度无显著差异。

图2E：Western blot显示TExo和TExo-N3均表达外泌体标志物（CD63、TSG101）及PD-L1，未检测到Calnexin。

图2F：纳米流式细胞术显示TExo-N3的N3阳性率达12.7%，显著高于未标记TExo（0.7%）。

图2G：考马斯亮蓝染色显示IgG Fc-DBCO电泳迁移率慢于IgG Fc，提示DBCO成功修饰。

图2H：纳米流式证实TExo-Fc的IgG Fc修饰阳性率达94.1%，较TExo-N3显著提升。

这些结果表明，糖代谢工程与生物正交反应可高效制备TExo-Fc，且不改变外泌体天然结构与标志物表达。

 

3、IgG Fc促进巨噬细胞吞噬TExo

图3A：TExo-Fc通过IgG Fc与巨噬细胞FcγRII/III受体结合，触发吞噬作用。

图3B：ELISA显示巨噬细胞与TExo-Fc共孵育后，培养基中PD-L1水平较TExo组降低45%，而加入FcγRII/III抗体阻断后，PD-L1水平回升。

图3C：CLSM观察到巨噬细胞对DiD标记的TExo-Fc吞噬效率显著高于TExo，阻断剂可抑制该过程。

图3D：流式细胞术定量显示TExo-Fc吞噬率达40%，是TExo组的2.3倍。

这些结果表明，IgG Fc-DBCO修饰可通过FcγR受体介导，使巨噬细胞对TExo的吞噬效率提升2倍以上。

 

4、清除TExo抑制肿瘤生长

图4A：动物实验设计：4T1荷瘤小鼠分为5组（PBS、DOX、Man@Lip+IgG Fc-DBCO、DOX+IgG Fc-DBCO、DOX+Man@Lip+IgG Fc-DBCO），评估肿瘤生长与生存。

图4B：ELISA显示DOX组外周血TExo-PD-L1水平较对照组升高2.1倍，而Biordee策略（G5组）可降低62%。

图4C-D：G5组肿瘤体积较DOX组缩小48%，小鼠生存期延长35%（*p<0.0001）。

图4E-F：HE和TUNEL染色显示G5组肿瘤坏死面积更大，凋亡细胞数增加2.8倍。

这些结果表明，Biordee策略可逆转DOX诱导的TExo释放，使肿瘤生长抑制率提升近50%。

 

5、清除TExo增强全身抗肿瘤免疫

图5A：DOX通过诱导免疫原性细胞死亡（ICD）激活树突状细胞（DC），而Biordee策略解除TExo-PD-L1对T细胞的抑制。

图5B：流式细胞术显示G5组脾脏CD11c+CD80+成熟DC比例达10.07%，是DOX组的1.7倍。

图5C：ELISA检测G5组血清IFN-γ、TNF-α、IL-2水平分别升高2.3、1.8、1.5倍。

图5D-E：G5组脾脏CD44+CD62L+记忆T细胞及CD8+T细胞浸润增加，免疫荧光证实肿瘤内CD8+T细胞密度提升3倍。

这些结果表明，Biordee策略通过“解除免疫抑制+增强免疫激活”双机制，使抗肿瘤免疫应答提升约70%。

 

6、改善肿瘤免疫微环境

图6A：免疫荧光显示G5组肿瘤内CD8+T细胞浸润较DOX组增加2.5倍，而CD4+Foxp3+调节性T细胞减少40%。

图6B：流式细胞术显示G5组肿瘤内F4/80+CD206+M2型巨噬细胞比例降低55%，提示免疫微环境向促炎表型转化。

这些结果表明，Biordee策略可重塑肿瘤微环境，减少免疫抑制细胞比例，增强效应T细胞浸润。

 

7、抑制乳腺癌肝转移

图7A：肝转移模型实验设计：评估Biordee策略对DOX诱导的肝转移抑制作用。

图7B-C：HE染色显示DOX组肝转移灶数量较对照组增加2.1倍，而G5组减少68%。

图7D：免疫荧光显示G5组肝组织CD8+T细胞浸润显著增加，与转移灶减少呈正相关。

这些结果表明，Biordee策略可有效抑制化疗诱导的肿瘤肝转移，抑制率达68%。

 

结论

本研究开发的Biordee策略通过糖代谢工程-生物正交反应偶联IgG Fc，成功诱导巨噬细胞吞噬清除循环TExo，从而解除TExo-PD-L1介导的CD8+T细胞耗竭，使肿瘤内CD8+T细胞浸润增加2.5倍；逆转化疗（DOX）诱导的TExo释放，抑制肿瘤生长及肝转移，抑制率分别达48%和68%；重塑免疫微环境，促进DC成熟及记忆T细胞活化，血清促炎细胞因子水平平均提升1.8倍。该策略为克服化疗诱导的肿瘤转移及免疫抑制提供了新范式，但其长期毒性及靶向递送效率仍需进一步优化。未来可探索Man@Lip的肿瘤特异性修饰，以推动临床转化。