Introduction: Salivary exosomes have high potential as non-invasive diagnostic biomarkers for Head and Neck cancer (HNC). In this study, we investigated the protein cargo and functional impact of salivary exosomes from HNC patients and healthy donors (HD).

Methods: Exosomes were isolated from the saliva of 19 HNC patients and 8 HDs by ultracentrifugation. The characterization of exosomes was conducted by Transmission electron microscopy (TEM), Nanoparticle tracking analysis (NTA), protein concentration, and Western blotting (WB). The cargo of immunomodulatory proteins (PD-L1, TGF-β, Fas-L) on exosomes from HNC patients and HDs was compared using spectral flow cytometry and Western blots. The functional assessment of exosomes included Annexin V apoptosis assays using CD8+ T cells and wound healing assays with human umbilical vein endothelial cells (HUVECs).

Results: Salivary exosomes showed the typical shape and size in TEM and contained the typical markers for extracellular vesicles (e.g. TSG 101, CD 9). There was significantly higher particle and protein concentration in HNC patients than in HDs, particularly in progressed HNC. HNC patients carried more PD-L1, Fas-L and TGF-β than HDs, which was also associated with tumor stage and HPV status. There was a higher induction of apoptosis of CD8+ T cells after 24h co-incubation with salivary exosomes from HNC patients than HDs. Salivary exosomes of HNC stimulated HUVEC migration more than HDs.

Discussion: These results indicate that the immunosuppressive and proangiogenic effects of salivary exosomes depend on the disease severity of HNC patients. To better assess the biomarker potential of salivary exosomes, further studies involving larger, serially-monitored patient cohorts are necessary.

Einleitung: Speichelexosomen haben großes Potential nicht invasive diagnostische Biomarker für Kopf-Halstumore (HNC) zu werden. In dieser Studie wurde der Proteingehalt und die funktionellen Auswirkungen von Speichelexosomen von HNC-Patienten und gesunden Spendern (HDs) untersucht.

Methoden: Exosomen wurden aus dem Speichel von 19 HNC-Patienten und 8 HDs durch Ultrazentrifugation isoliert. Die Charakterisierung der Exosomen erfolgte durch Transmissionselektronenmikroskopie (TEM), Nanopartikel-Tracking-Analyse (NTA), BCA und Western Blots. Immunmodulatorische Proteine (PD-L1, TGF-β, FAS-L) auf Speichelexosomen von HNC-Patienten und HDs wurden mittels Durchflusszytometrie und Western Blots verglichen. Die funktionelle Untersuchung von Exosomen umfasste Annexin-V-Apoptosetests mit CD8+ T-Zellen und Wundheilungsassays mit humanen Nabelvenenendothelzellen (HUVECs).

Ergebnisse: Speichelexosomen zeigten im TEM die typische Form und Größe und enthielten die typischen Marker für extrazelluläre Vesikel. HNC-Exosomen enthalten signifikant höhere Partikel- und Proteinkonzentrationen, welche mit fortschreitendem Tumorstadium ansteigen. HNC-Patienten wiesen mehr PD-L1, Fas-L und TGF-β auf als HDs, was auch mit dem Tumorstadium und dem HPV-Status zusammenhing. Nach einer 24-stündigen Ko-Inkubation mit Speichelexosomen von HNC-Patienten wurde die Apoptose von CD8+ T-Zellen stärker induziert als bei HDs. Speichelexosomen von HNC stimulierten die HUVEC-Migration stärker als HDs.

Diskussion: Diese Studie zeigt, dass die immunsuppressiven und proangiogenen Effekte der Speichelexosomen mit dem fortschreitenden Tumorwachstum korreliert. Um das Biomarker-Potenzial von Speichelexosomen besser beurteilen zu können, sind weitere longitudinale Studien mit größeren Patientenkohorten erforderlich.

Die Autorinnen/Autoren geben an, dass kein Interessenskonflikt besteht.