外泌體miRNA 在腫瘤微環境的研究現狀

吳俊杰，李哲，趙凱，任利

(1.青海大學研究生院，青海 西寧；2.青海大學附屬醫院肝膽胰外科，青海 西寧)

0 引言

外泌體由特定的脂質、蛋白質和RNA 分子組成，而microRNA (miRNA)、環狀RNA 和長鏈非編碼RNA 作為診斷或預后標志物的潛力巨大[1]。其中miRNAs 是一類長約22核苷酸的非編碼單鏈 RNA 分子，廣泛存在于自然界中的動植物細胞中。miRNAs 在各種生物學進程中起著重要的作用[2]，近幾年癌癥發生相關性研究發現腫瘤源性外泌體miRNA 與癌癥的發生有關，而且外泌體miRNAs 被證明在各種類型的癌癥過程中發揮著重要的調節或溝通作用。

1 外泌體miRNA 及腫瘤微環境

外泌體是一種可以從所有細胞分泌的EV(細胞外囊泡)。直徑約為50-100nm，密度(1.13-1.19g / mL)，形態學為在透射電子顯微鏡中形成的“杯狀”或“培養皿”。外泌體傳遞的貨物含有蛋白質，脂質和核酸，這些貨物的裝載不是隨機的[3]。其中microRNA (miRNA)、環狀RNA 和長鏈非編碼RNA 作為診斷或預后標志物的潛力巨大，如miRNA 和蛋白質，可用于監測臨床狀態、治療反應、疾病進展，還有發展成臨床藥物遞送載體的潛力[4]。腫瘤微環境(TME)由周圍血管，細胞外基質(ECM)，纖維母細胞，淋巴細胞，信號分子，免疫細胞，和骨髓來源的炎癥細胞。它是腫瘤存在的細胞環境。該基質細胞和腫瘤細胞之間的相互作用影響癌癥的發生和發展[5]。最近，研究表明外泌體含有高水平的miRNAs，而外泌體miRNAs 已被證明有助于多種類型腫瘤的免疫調節、化療抵抗和轉移[6]。

2 腫瘤源性外泌體miRNA 在腫瘤微環境中的功能

肝細胞癌(Hepatocellular carcinoma， HCC)是世界上第五常見的惡性腫瘤，占原發性肝癌的85-90%。雖然近年來在影像學技術、化療、介入放射學、外科技術、肝移植等方面有了新的突破，但HCC 的5 年生存率不超過20%，且目前尚無有效的治療方法[7]。外泌體參與腫瘤的發生、發展和轉移，為HCC的治療提供了新的線索。我們還發現外泌體中包括miRNAs在內的許多物質可以作為新的生物標志物。通過Li 等人的研究發現外泌體miR-122 可促進肝癌細胞對化療藥物的敏感性，為肝癌的治療提供了一種新的策略[8]。而在肝癌肺轉移的研究中，我們發現高轉移性肝癌細胞分泌的外泌體miR-1247-3p 可直接目標B4GALT3，導致激活在成纖維細胞內的β1-integrin NF -κB 信號?；罨腃AFs 通過分泌促炎細胞因子，包括IL-6 和IL-8，進一步促進癌癥進展。臨床數據顯示，肝細胞癌(HCC)患者的高血清外泌體miR-1247-3p 水平與肺轉移相關。這些結果表明腫瘤細胞和成纖維細胞之間的細胞間串話是由控制肝癌肺轉移的腫瘤來源外泌體介導的，為預防和治療癌癥轉移提供了潛在的靶點[9]。

胰腺癌(PC)是一種極具侵襲性的惡性腫瘤，手術切除是PC 患者唯一的治療手段。在胰腺癌中，胰腺癌細胞的低氧外泌體以HIF1a 或HIF2a 依賴的方式激活巨噬細胞向M2 表型轉化，進而促進胰腺癌細胞的遷移、侵襲和上皮間質轉化。鑒于外泌體可以通過轉運miRNAs 來改變細胞功能，發現miR-301a-3p 在缺氧胰腺癌細胞中高表達，并在缺氧胰腺癌細胞來源的外泌體中富集。循環外泌體miR-301a-3p 水平與胰腺癌浸潤深度、淋巴結轉移、TNM 晚期、不良預后呈正相關。表明胰腺癌細胞在低氧微環境中產生富含miR-301a-3p 的外泌體，并使巨噬細胞極化，促進胰腺癌細胞的惡性行為。靶向外泌體miR-301a-3p 可能為胰腺癌的診斷和治療提供一種潛在的策略[10]。新的研究發現，miR-520b 在多種人類癌癥中具有重要的抑癌作用，而miR-520b 過表達可能靶向在下調PC 細胞中的ZNF367，而ZNF367 是一種組織特異性轉錄因子，ZNF367 異?？蓪е翽C 細胞的增殖、遷移和侵襲，促進細胞凋亡。研究證明，miR-520b 過表達和沉默ZNF367 可作為開發治療PC 的新治療方案的潛在治療靶點[11]。

乳腺癌是全球癌癥相關死亡的主要原因，婦女發病率較高；最近，據估計，在美國女性中，約有268，600 例新的侵襲性乳腺癌和48，100 例原位導管癌，并且在2019 年有41，760 名女性死于該癌癥[12]。近幾年研究發現在乳腺癌患者中存在大量的循環外泌體miRNA，如miRNA 21 和miRNA 1246，而Kruger 等人發現MCF 7 乳腺癌細胞產生含有多種miRNAs 的外泌體，包括miRNA 198、miRNA 26a、miRNA 494 和miRNA 34a，因此，循環外泌體miRNA 譜可能被用作乳腺癌的潛在診斷生物標志物[13]。最近在Carol E.等人的研究中，早期髓源性抑制細胞(eMDSCs)在IL-6 高表達的乳腺癌中的發展與JAK/STAT 信號通路的SOCS3 缺失依賴型過激活相關。腫瘤外泌體來源的miR-9 和miR-181a 分別通過靶向SOCS3 和PIAS3 激活了JAK/STAT 信號通路，從而促進了eMDSCs 的擴增。在三陰性乳腺癌(TNBC)患者中，高水平的miR-9 與腫瘤更大、分期更晚、遠處轉移有關；此外，研究表明，抑制miR-181a 可顯著增強TNBC 的治療反應和減少肺轉移。因此，miR-9 和miR-181a 可能為IL-6 高水平乳腺癌的治療提供了潛在的治療靶點[14]。

結直腸癌(CRC)是全世界第三大常見的癌癥，每年新發病例達136 萬和70 萬例死亡，大約50%的CRC 患者的死亡是由于缺乏早期診斷的手段與局部或遠處轉移。在Zhao 等人的研究發現，外泌體miR-99b-5p 和miR-150-5p 在CRC患者中較健康供體和良性疾病顯著下調，并且證實了外泌體miR-99b-5p 和miR-150-5p 是CRC 診斷中很有前景的生物標志物。因此，血清外泌體miRNAs 對于CRC 是有前途的、敏感的、特異性的、非侵入性的診斷生物標志物[15]。而肝是結直腸癌(CRC)最常見的轉移部位，在Li 等人的一項研究中，首次發現CRC 患者血清miR-122 升高是由外泌體傳遞并由腫瘤釋放的，并且將血清外泌體miR-122 確定為CRC 合并肝轉移(LM)的特異性診斷標志物，因為血清外泌體miR-122 的表達可以明顯區分CRC 患者合并LM 和健康個體以及未合并LM 的CRC 患者。因此，血清外泌體miR-122 是結直腸癌患者肝轉移的一種新的潛在診斷和預后生物標志物[16]。

在世界范圍內，肺癌仍是最常見的癌癥，發病率為11.6%，是癌癥死亡的首要原因，占死亡總人數的18.4%[17]。研究證明，外泌體miRNA 在肺癌的表達異常與腫瘤形成、細胞增殖、侵襲和血管生成有關。外泌體通過miRNAs 可刺激新生血管內皮細胞生長，miR-210 上調可促進血管形成，而miNA-373 和 miNA-512 下調可促進腫瘤血管生成[18]。在肺癌患者中，miR-499a5p 在高轉移性肺癌細胞及其外泌體中均上調，而miR-499a-5p 的過表達可促進細胞增殖、遷移和上皮間充質轉變(EMT)，下調則抑制了這些過程。antagomirs 對miR-499a-5p 的抑制了腫瘤的體內生長。因此，來自高轉移細胞系的miR499a -足量的外泌體可通過mTOR 途徑增強細胞的增殖、遷移和EMT，而miR-499a-5p 抑制劑可以抑制這種作用。結果表明，在高轉移性SPC-A-1-BM 細胞中，miR-499a-5p 的表達在內源性和外泌體水平均上調[19]。因此，外泌體miRNA 可作為肺癌診斷的生物標志物，也可作為反映肺癌治療效果的生物標志物。

3 總結與展望

近幾十年來，越來越多的研究聚焦于外泌體，它是細胞外囊泡的一個亞類，參與細胞間通訊，并由大多數細胞釋放。細胞在識別和攝取循環外泌體miRNAs 后，可觸發癌癥相關疾病。與正常細胞相比，腫瘤源性外泌體(TDEs)的釋放率顯著增加，外泌體的含量，尤其是microRNAs (miRNAs)發生了顯著變化。TDEs 參與腫瘤細胞的增殖、轉移和耐藥，調節免疫反應和腫瘤自噬，介導腫瘤-間質通訊[20]。近幾十年以來，腫瘤方面的外泌體研究已經取得了非常大的進步，miRNAs參與不同類型癌癥的發病機制，使我們有了開發特異性靶向治療的想法，既可以阻斷促進腫瘤的miRNAs 的作用，也可以重建具有抑癌功能的正常miRNAs 水平[21]。外泌體miRNAs作為腫瘤細胞與TME 之間的信號傳遞分子，在TME 的形成和重塑中發揮重要作用，但其調控機制仍值得進一步探索。綜上所述，腫瘤源性外泌體miRNA 與宿主感染之間具體的調控機制尚不明確，有待進一步證明。但對于未來腫瘤疾病的診斷、治療及預后評價具有重大的潛在意義。