外泌体在肿瘤中的研究与进展

杨延巍 刘彦虹

外泌体是由多囊泡体（multivesicular bodies，MVBs）细胞膜分离出来的小的、具有磷脂双分子层的囊性小泡，主要由脂质，蛋白质和核酸构成［1］。外泌体的蛋白质包括细胞核内体，血浆和核蛋白，其与分泌路径相关。此外，外泌体中还含有多种细胞因子，如人肿瘤易感基因101（tumor susceptibility gene101，TSG101），凋亡相关基因-2受体蛋白X（apoptosis-linked gene-2-interacting protein X，Alix），Rab蛋白，热休克蛋白（HSP70，HSP90），整合素，细胞因子（CD9，CD63，CD81）和 MHC II等［2］。外泌体可通过胞吞作用进行物质交换，进入受体细胞后发挥相应的作用。另外，其对神经鞘磷脂，胆固醇，磷脂酰丝氨酸和饱和脂肪酸具有较高的表达。近年来随着测序技术的提高以及分子生物学整体发展，包括外泌体、循环肿瘤细胞、循环DNA在内的一系列研究越来越受到关注。外泌体作为新兴的肿瘤标志物，提高肿瘤诊断的效率，监测肿瘤的发展，并能够评估肿瘤治疗的效果和预后。本文从外泌体的形成、免疫调控、获得性耐药以及药物作用靶点对外泌体近期的研究进行综述。

一、外泌体的形成及其生物学功能

（一）外泌体的形成

外泌体来源于细胞的胞内体（endosomes）。胞内体是细胞膜内陷形成的细胞器。有些胞内体会内陷形成多囊泡体，一部分多囊泡体被运送至溶酶体，另一部分在p53调节作用下被运送至细胞表面与细胞膜融合，其包裹的小囊泡被释放至胞外，这些小囊泡就是外泌体［3］。

外泌体大小直径在40～100 nm之间，可自由穿行于血管壁与基质之间。外泌体的胞膜上具有膜转运和融合相关蛋白、整合素、凝集素、免疫球蛋白超家族等蛋白。由外泌体包裹完好的miRNA、mRNA以及蛋白质等具有基因治疗载体的潜力。这些被包裹的生物大分子可以在靶细胞中发挥一系列作用，比如外泌体包裹的mRNA可以在靶细胞中表达，而外泌体包裹的miRNA则可以抑制靶细胞中某些基因的表达。

（二）外泌体的生物学功能

外泌体作为“信使”向靶细胞传递信息，参与人体多系统的调控。生理作用下，外泌体参与人体的生理反应。在神经系统，间充质细胞的外泌体促进轴突生长［4］，星形胶质细胞的外泌体促进神经组织的生长，保护细胞［5］。外泌体可以促进新生血管的形成，在循环系统中，骨髓间充质细胞分泌的外泌体可以减少心肌缺血再灌注损伤。免疫应答由T细胞和B细胞完成，因此，树突细胞来源的外泌体可以与抗原-MHC分子结合，形成抗原抗体复合物，使成熟的树突细胞刺激T细胞增殖来引起免疫反应；而B细胞来源的外泌体则是直接与MHCⅠ、MHCⅡ、共刺激因子和黏附因子结合，刺激T细胞增殖引起免疫应答［6］。

外泌体参与癌细胞和正常细胞间的物质交换。在病理机制的作用下，外泌体中所包含的多种肿瘤相关基因在肿瘤细胞的增殖与转移过程中起重要作用。肿瘤相关的纤维母细胞参与肿瘤细胞与间质细胞的细胞间物质交换，它是肿瘤微循环的重要成分，Au Yeung等［7］证实CAF分泌的外泌体能够调节胰腺癌细胞增殖，从而可以作为肿瘤化疗的靶点。大量研究证实外泌体可以影响肿瘤的生长，例如，Kogure等［8］的一项研究显示来自肝细胞癌的外泌体可以调节TAK1的表达，并关联信号通路，从而促进受体细胞中肿瘤细胞生长。多发性骨髓瘤的骨髓间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSCs）的致癌因子可以促进肿瘤细胞生长；但是促进多发性骨髓瘤生长的miRNA-15a经骨髓间质干细胞诱导后在正常人中则有抑制肿瘤的作用［9］。外泌体中的miRNA参与新生血管的形成，结直肠肿瘤中的外泌体中含有miRNA-9，它可以通过抑制细胞因子信号5表达血管前体，从而促进血管内皮细胞生成［10］。

二、外泌体对肿瘤的免疫逃逸作用

外泌体对肿瘤细胞和免疫细胞的调节具有双重作用，一方面某些免疫刺激因子（如癌胚抗原）对外泌体是不起作用的，另一方面肿瘤来源的外泌体可以通过一些蛋白质如转化生长因子β（transforming growth factorβ，TGFβ）或半乳凝素9（galectin-9）、自然杀伤细胞（natural killer cell，NK）和树突状细胞的功能诱发肿瘤免疫逃逸。树突细胞通过减少变异和其成熟数量来实现免疫逃逸。外泌体对细胞毒性T细胞和调节T细胞功能具有一定的作用。

外泌体中的白介素2（interleukin2，IL-2）可以调控T细胞，减弱其细胞毒性，引起免疫逃逸。Nilsson等人的研究发现活化的NK 细胞受体NKG2D和它的多种配体MHC I类链相关A/B和视黄酸转录本-1 / UL-16结合蛋白（RAET1/ULBP-16）会富集在肿瘤外泌体中并且在它们的膜表面表达，它们像诱饵一样捕获NKG2D，降低NKG2D的表达，从而使其不能激活NK细胞、自然杀伤T（NKT）细胞和细胞毒性T细胞，进而引起免疫逃逸［11］。

综上，肿瘤外泌体可以对免疫系统的作用进行抑制，对肿瘤的免疫逃逸具有重要的作用。我们认为无论是在肿瘤细胞迁移的过程还是在肿瘤细胞到达转移位点后，肿瘤外泌体的免疫逃逸功能都会对转移瘤的发生发展产生影响。

三、外泌体作为肿瘤标志物

外泌体几乎存在于所有体液中，包括血液，尿液，唾液，脑脊液，胆汁，腹水，泪液，乳汁和精液。几乎所有的细胞都能分泌外泌体包括特定蛋白，脂质，RNA，甚至DNA。Taylor等［12］首先提出通过检测血液外泌体miRNA来诊断卵巢癌，并进一步用于判断预后。经研究证实，卵巢癌患者血清分离的外泌体miRNAs与卵巢癌组织中的miRNA具有相关性，与正常对照组的结果分析发现具有差异性。他们首次提出了肿瘤患者血液中的外泌体miRNA可以作为肿瘤标志物。Zhu等［13］发现结直肠癌患者血清外泌体的miRNA-19a-3p，miRNA-21-5p，miRNA-425-5p显著升高，也证实了miRNA可以作为肿瘤标志物。

蛋白相关的肿瘤外泌体也可以看作是一种标志物。黑色素瘤患者外泌体中的CD63或caveolin-1和Rab-5b双阳性较健康人显著升高。值得注意的是，Melo等［14］研究发现，蛋白多糖1阳性的循环外泌体可以作为胰腺癌早期标志物，其预后判断的价值大于CA19-9。

循环外泌体可以提高肿瘤患者的预后评估。Manier等［15］发 现 let-7b和 miRNA-18a可 以 提高多发性骨髓瘤患者的预后评估。在非小细胞肺癌，食管鳞状细胞癌，结直肠癌，肝细胞癌和鼻咽癌，也有相同的发现。外泌体还可以用于疗效的判断，它们可以精确的反映化疗前后细胞中蛋白和miRNA 的变化［16］。

四、外泌体作为载体在肿瘤治疗中的应用

部分细胞分泌的外泌体具有治疗活性，免疫细胞分泌的外泌体能够促进细胞产生免疫应答，外泌体作为运载工具可以搭载mRNA、miRNA、非编码RNA、线粒体RNA和蛋白质，这些载体在基因治疗中，能够把生物大分子、短肽和小分子等药物一同载入，以达到治疗目的。目前，运用外泌体进行治疗的技术还未成熟，未来外泌体的基因靶向治疗，将为肿瘤患者制定个体化治疗方案。

外泌体用于运输载体。Alcarez等［17］认为系统性治疗后使用外泌体针对靶点的siRNA是基因治疗的潜在载体。Tian等［18］报道外泌体经阿霉素配体修饰可以用于治疗肿瘤。Kim等［19］报道外泌体和PTX联合治疗肿瘤具有良好效果。

不久前，有研究证实MSC细胞依赖的外泌体具有治疗作用。例如，Katakowski等人认为MSCs外泌体的miRNA-146b减少胶质瘤细胞生长［20］。类似地，Ono等人的研究提示MSC外泌体的miRNA可以促进乳腺癌细胞在转移过程中保持休眠状态［21］。目前正在研究如何使用骨髓MSC外泌体载体与紫杉醇（paclitaxel，PTX）联合进行肿瘤的靶向治疗。

五、总结

外泌体可以促进肿瘤细胞的生长，促进新生血管的生成，进行间质细胞间的转化，可以利用肿瘤的微环境为其转移提供必要条件。此外，肿瘤细胞释放的外泌体和TME高度异质性。外泌体被证实是遗传物质的载体，并且被作为癌症诊断和预后的标志物。此外，肿瘤治疗过程中，外泌体可以替代它们的成分，因此可以监测疗效。另外，作为药物载体和肿瘤疫苗，以外泌体为基础的药物将是癌症治疗的重要手段。随着人们对外泌体认识度的加深，其在临床应用方面可能会展现出一个良好的前景，针对外泌体的肿瘤靶向治疗新方法可能为肿瘤患者带来一种新的治疗选择。

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