胞外微囊泡（MV）是细胞在应激状态下，细胞膜包裹细胞内容物（如DNA, mRNA, microRNA, 蛋白以及脂类等）形成并释放到胞外的直径为100-1000 nm的一类微小囊泡。微囊泡保留母体细胞特异的免疫原性以及胞内部分活性物质，并将这些信号传递给相邻或远端的靶细胞，在维持生理平衡与稳态以及疾病进程中均发挥重要作用。肿瘤细胞来源的微囊泡可以引发机体产生针对母体细胞的免疫效应，从而发挥肿瘤疫苗的作用，可用于多种肿瘤的预防和治疗。然而，天然的胞外微囊泡具有弱免疫原性、弱生物稳定性以及在体内半衰期过短等不足之处，需进一步完善以提高其应用效果。
2023年8月17日，北京大学药学院叶新山教授课题组在ACS Appl. Mater. Interfaces杂志在线发表了题为“Tumor-Associated Extracellular Microvesicles with Fluorine-Modified Carbohydrate Antigens Trigger Stronger Antitumor Immune Response”的研究工作(doi: 10.1021/acsami.3c06399)。在该项工作中，作者制备了含氟修饰糖抗原的胞外微囊泡（F-MV），并将其应用于肿瘤免疫领域，获得了显著的抗肿瘤免疫治疗效果。细胞内蛋白质糖基化修饰是在糖基转移酶作用下将糖基转移至蛋白质上的氨基酸残基形成糖苷键的过程，是一种重要的翻译后修饰，与蛋白质的功能密切相关。细胞表面糖蛋白在细胞恶性转化及肿瘤疾病进程中具有至关重要的作用，异常的糖基化修饰被认为是肿瘤发生发展的标志。STn作为一种常见的肿瘤相关糖抗原（TACAs），在正常组织和肿瘤组织中存在明显的表达差异性，成为肿瘤免疫治疗的潜在靶标。叶新山教授课题组自2010年以来一直开展通过糖抗原结构修饰来提高其免疫原性的研究，证明氟修饰STn抗原有可能在抗肿瘤疫苗中得到应用，具有肿瘤免疫预防与治疗功能。代谢寡糖工程（MOE）是由2022年诺贝尔化学奖获得者Bertozzi开发的一项技术，可以利用细胞代谢天然糖的途径，将带有特定化学基团修饰的糖组装到细胞膜表面。不同的修饰糖型可以影响细胞对微囊泡的摄取及其在体内的分布，因此，代谢寡糖工程是一种可以调节微囊泡与细胞相互作用，进而改善其生物利用效果的潜在策略。在这项研究中，该课题组通过构建高表达糖蛋白MUC1和肿瘤相关糖抗原的稳转细胞株，提高糖抗原的表达量；结合代谢寡糖工程策略，将化学合成的氟修饰糖底物用于细胞膜表面糖抗原的合成，使细胞表达含氟修饰基团的非天然糖抗原，进而得到F-MV。作者首先证明，与对照组相比，F-MV在荷瘤小鼠模型中能够更明显地减缓瘤块的生长，延长荷瘤小鼠的生存期，减少肺转移灶的形成，具有更强的肿瘤免疫预防与治疗作用。随后，作者对免疫过程的各个环节进行阐释，证明MVs可以被树突状细胞（DCs）吞噬，通过活化Akt/NF-κB信号通路促进DCs成熟及其细胞因子的释放，其中，F-MV的效果最明显。并且，氟修饰基团可以增强STn抗原与MHC Ⅰ分子的亲和力，从而有助于F-MV中的抗原肽与MHC Ⅰ的结合。成熟DCs可以有效地促进初始T细胞活化，使其进入增殖与分化阶段，F-MV能更显著地促进T细胞增殖与分化，增加Th1细胞及IFN-γ的释放，提高细胞毒性T淋巴细胞（CTLs）的比例，最终提高对靶细胞的杀伤效率，发挥更强的抗肿瘤免疫预防与治疗作用。该研究不仅对胞外微囊泡促进DCs成熟及效应T细胞活化的过程和机制进行了阐释，而且获得了含有氟修饰基团的非天然胞外微囊泡，用于抗肿瘤免疫预防与治疗，在小鼠动物模型上取得了理想的效果，从而为进一步发展抗肿瘤糖疫苗、拓宽肿瘤免疫预防及治疗的研究领域提供了新的思路。Tumor-Associated Extracellular Microvesicles with Fluorine-Modified Carbohydrate Antigens Trigger a Stronger Antitumor Immune Response.ACS applied materials & interfaces,10.1021/acsami.3c06399. 外泌体资讯网 ACS Appl. Mater. Interfaces｜北京大学药学院叶新山：含非天然糖抗原的胞外微囊泡在抗肿瘤免疫治疗中的应用
