外泌體在腫瘤中的研究與進展

楊延巍 劉彥虹

外泌體是由多囊泡體（multivesicular bodies，MVBs）細胞膜分離出來的小的、具有磷脂雙分子層的囊性小泡，主要由脂質，蛋白質和核酸構成［1］。外泌體的蛋白質包括細胞核內體，血漿和核蛋白，其與分泌路徑相關。此外，外泌體中還含有多種細胞因子，如人腫瘤易感基因101（tumor susceptibility gene101，TSG101），凋亡相關基因-2受體蛋白X（apoptosis-linked gene-2-interacting protein X，Alix），Rab蛋白，熱休克蛋白（HSP70，HSP90），整合素，細胞因子（CD9，CD63，CD81）和 MHC II等［2］。外泌體可通過胞吞作用進行物質交換，進入受體細胞后發揮相應的作用。另外，其對神經鞘磷脂，膽固醇，磷脂酰絲氨酸和飽和脂肪酸具有較高的表達。近年來隨著測序技術的提高以及分子生物學整體發展，包括外泌體、循環腫瘤細胞、循環DNA在內的一系列研究越來越受到關注。外泌體作為新興的腫瘤標志物，提高腫瘤診斷的效率，監測腫瘤的發展，并能夠評估腫瘤治療的效果和預后。本文從外泌體的形成、免疫調控、獲得性耐藥以及藥物作用靶點對外泌體近期的研究進行綜述。

一、外泌體的形成及其生物學功能

（一）外泌體的形成

外泌體來源于細胞的胞內體（endosomes）。胞內體是細胞膜內陷形成的細胞器。有些胞內體會內陷形成多囊泡體，一部分多囊泡體被運送至溶酶體，另一部分在p53調節作用下被運送至細胞表面與細胞膜融合，其包裹的小囊泡被釋放至胞外，這些小囊泡就是外泌體［3］。

外泌體大小直徑在40～100 nm之間，可自由穿行于血管壁與基質之間。外泌體的胞膜上具有膜轉運和融合相關蛋白、整合素、凝集素、免疫球蛋白超家族等蛋白。由外泌體包裹完好的miRNA、mRNA以及蛋白質等具有基因治療載體的潛力。這些被包裹的生物大分子可以在靶細胞中發揮一系列作用，比如外泌體包裹的mRNA可以在靶細胞中表達，而外泌體包裹的miRNA則可以抑制靶細胞中某些基因的表達。

（二）外泌體的生物學功能

外泌體作為“信使”向靶細胞傳遞信息，參與人體多系統的調控。生理作用下，外泌體參與人體的生理反應。在神經系統，間充質細胞的外泌體促進軸突生長［4］，星形膠質細胞的外泌體促進神經組織的生長，保護細胞［5］。外泌體可以促進新生血管的形成，在循環系統中，骨髓間充質細胞分泌的外泌體可以減少心肌缺血再灌注損傷。免疫應答由T細胞和B細胞完成，因此，樹突細胞來源的外泌體可以與抗原-MHC分子結合，形成抗原抗體復合物，使成熟的樹突細胞刺激T細胞增殖來引起免疫反應；而B細胞來源的外泌體則是直接與MHCⅠ、MHCⅡ、共刺激因子和黏附因子結合，刺激T細胞增殖引起免疫應答［6］。

外泌體參與癌細胞和正常細胞間的物質交換。在病理機制的作用下，外泌體中所包含的多種腫瘤相關基因在腫瘤細胞的增殖與轉移過程中起重要作用。腫瘤相關的纖維母細胞參與腫瘤細胞與間質細胞的細胞間物質交換，它是腫瘤微循環的重要成分，Au Yeung等［7］證實CAF分泌的外泌體能夠調節胰腺癌細胞增殖，從而可以作為腫瘤化療的靶點。大量研究證實外泌體可以影響腫瘤的生長，例如，Kogure等［8］的一項研究顯示來自肝細胞癌的外泌體可以調節TAK1的表達，并關聯信號通路，從而促進受體細胞中腫瘤細胞生長。多發性骨髓瘤的骨髓間充質干細胞（mesenchymal stem cells，MSCs）的致癌因子可以促進腫瘤細胞生長；但是促進多發性骨髓瘤生長的miRNA-15a經骨髓間質干細胞誘導后在正常人中則有抑制腫瘤的作用［9］。外泌體中的miRNA參與新生血管的形成，結直腸腫瘤中的外泌體中含有miRNA-9，它可以通過抑制細胞因子信號5表達血管前體，從而促進血管內皮細胞生成［10］。

二、外泌體對腫瘤的免疫逃逸作用

外泌體對腫瘤細胞和免疫細胞的調節具有雙重作用，一方面某些免疫刺激因子（如癌胚抗原）對外泌體是不起作用的，另一方面腫瘤來源的外泌體可以通過一些蛋白質如轉化生長因子β（transforming growth factorβ，TGFβ）或半乳凝素9（galectin-9）、自然殺傷細胞（natural killer cell，NK）和樹突狀細胞的功能誘發腫瘤免疫逃逸。樹突細胞通過減少變異和其成熟數量來實現免疫逃逸。外泌體對細胞毒性T細胞和調節T細胞功能具有一定的作用。

外泌體中的白介素2（interleukin2，IL-2）可以調控T細胞，減弱其細胞毒性，引起免疫逃逸。Nilsson等人的研究發現活化的NK 細胞受體NKG2D和它的多種配體MHC I類鏈相關A/B和視黃酸轉錄本-1 / UL-16結合蛋白（RAET1/ULBP-16）會富集在腫瘤外泌體中并且在它們的膜表面表達，它們像誘餌一樣捕獲NKG2D，降低NKG2D的表達，從而使其不能激活NK細胞、自然殺傷T（NKT）細胞和細胞毒性T細胞，進而引起免疫逃逸［11］。

綜上，腫瘤外泌體可以對免疫系統的作用進行抑制，對腫瘤的免疫逃逸具有重要的作用。我們認為無論是在腫瘤細胞遷移的過程還是在腫瘤細胞到達轉移位點后，腫瘤外泌體的免疫逃逸功能都會對轉移瘤的發生發展產生影響。

三、外泌體作為腫瘤標志物

外泌體幾乎存在于所有體液中，包括血液，尿液，唾液，腦脊液，膽汁，腹水，淚液，乳汁和精液。幾乎所有的細胞都能分泌外泌體包括特定蛋白，脂質，RNA，甚至DNA。Taylor等［12］首先提出通過檢測血液外泌體miRNA來診斷卵巢癌，并進一步用于判斷預后。經研究證實，卵巢癌患者血清分離的外泌體miRNAs與卵巢癌組織中的miRNA具有相關性，與正常對照組的結果分析發現具有差異性。他們首次提出了腫瘤患者血液中的外泌體miRNA可以作為腫瘤標志物。Zhu等［13］發現結直腸癌患者血清外泌體的miRNA-19a-3p，miRNA-21-5p，miRNA-425-5p顯著升高，也證實了miRNA可以作為腫瘤標志物。

蛋白相關的腫瘤外泌體也可以看作是一種標志物。黑色素瘤患者外泌體中的CD63或caveolin-1和Rab-5b雙陽性較健康人顯著升高。值得注意的是，Melo等［14］研究發現，蛋白多糖1陽性的循環外泌體可以作為胰腺癌早期標志物，其預后判斷的價值大于CA19-9。

循環外泌體可以提高腫瘤患者的預后評估。Manier等［15］發 現 let-7b和 miRNA-18a可 以 提高多發性骨髓瘤患者的預后評估。在非小細胞肺癌，食管鱗狀細胞癌，結直腸癌，肝細胞癌和鼻咽癌，也有相同的發現。外泌體還可以用于療效的判斷，它們可以精確的反映化療前后細胞中蛋白和miRNA 的變化［16］。

四、外泌體作為載體在腫瘤治療中的應用

部分細胞分泌的外泌體具有治療活性，免疫細胞分泌的外泌體能夠促進細胞產生免疫應答，外泌體作為運載工具可以搭載mRNA、miRNA、非編碼RNA、線粒體RNA和蛋白質，這些載體在基因治療中，能夠把生物大分子、短肽和小分子等藥物一同載入，以達到治療目的。目前，運用外泌體進行治療的技術還未成熟，未來外泌體的基因靶向治療，將為腫瘤患者制定個體化治療方案。

外泌體用于運輸載體。Alcarez等［17］認為系統性治療后使用外泌體針對靶點的siRNA是基因治療的潛在載體。Tian等［18］報道外泌體經阿霉素配體修飾可以用于治療腫瘤。Kim等［19］報道外泌體和PTX聯合治療腫瘤具有良好效果。

不久前，有研究證實MSC細胞依賴的外泌體具有治療作用。例如，Katakowski等人認為MSCs外泌體的miRNA-146b減少膠質瘤細胞生長［20］。類似地，Ono等人的研究提示MSC外泌體的miRNA可以促進乳腺癌細胞在轉移過程中保持休眠狀態［21］。目前正在研究如何使用骨髓MSC外泌體載體與紫杉醇（paclitaxel，PTX）聯合進行腫瘤的靶向治療。

五、總結

外泌體可以促進腫瘤細胞的生長，促進新生血管的生成，進行間質細胞間的轉化，可以利用腫瘤的微環境為其轉移提供必要條件。此外，腫瘤細胞釋放的外泌體和TME高度異質性。外泌體被證實是遺傳物質的載體，并且被作為癌癥診斷和預后的標志物。此外，腫瘤治療過程中，外泌體可以替代它們的成分，因此可以監測療效。另外，作為藥物載體和腫瘤疫苗，以外泌體為基礎的藥物將是癌癥治療的重要手段。隨著人們對外泌體認識度的加深，其在臨床應用方面可能會展現出一個良好的前景，針對外泌體的腫瘤靶向治療新方法可能為腫瘤患者帶來一種新的治療選擇。

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