外泌体与多发性骨髓瘤关系的研究进展

贺玉棚 农峰 付冬冬 唐毓金刘佳

外泌体由细胞合成并分泌到细胞外，是多种活细胞分泌的囊泡样小体，携带外泌体来源细胞的蛋白质、mRNA、microRNA、DNA等生物活性物质［1-2］，生物稳定性良好。研究显示外泌体对肿瘤的发生发展有重要作用。尽管自体造血干细胞移植联合沙利度胺、来那度胺和硼替佐米等化疗药物可显著提高多发性骨髓瘤（multiple myeloma，MM）患者的缓解率和预后，但是仍有3%～5%的患者复发［3］，5年生存率仅为42.6%左右［4］，为了提高 MM 患者的生存率和预后，研究者们对其发生机制及其与外泌体之间的作用关系进行研究［5-7］。本文就外泌体与MM关系的研究进展作一综述。

1 外泌体的生物学特性

Harding等［8］于 1983 年发现外泌体，Johnstone等［9］正式将其命名为“exosome”，指由内膜向内出芽形成多囊泡体，与细胞膜融合后以出胞方式被释放到胞外［10］，是直径为40～100 nm的被膜囊泡样小体。电镜观察外泌体呈杯状或碟样结构。外泌体由磷脂双分子层包绕，内含ctDNA、mRNA、miRNA、LncRNA、神经酰胺、蛋白质等生物活性物质，目前已明确的有4 563种蛋白质、1 639种mRNA、764种微小 RNA（microRNA，miRNA）和 194 种脂质等［11-14］，主要在细胞间起信息交流及遗传物质传递的作用。

2 外泌体与肿瘤的关系

肿瘤微环境是由基质细胞（如巨噬细胞、血小板、上皮细胞等）、细胞外基质（炎症因子、趋化因子等）、外泌体以及肿瘤细胞等共同构成的局部细胞生活环境［15］。外泌体在体液中浓度较高，相关研究认为外泌体可能作为肿瘤微环境细胞间的“交流信使”，在肿瘤细胞存活、增殖与转移中起重要作用。而从外周血中分离出来的来源于肿瘤细胞的外泌体，被证明是肿瘤进展的标志物［16］。

3 外泌体与MM的关系

研究表明，MM和正常骨髓间充质基质细胞（BM MSCs）相比，其外显子microRNA含量不同，肿瘤抑制因子miR-15a含量较低［7］。与来源于正常细胞的外泌体相比，MM来源的外泌体具有更高水平的致癌蛋白、细胞因子和黏附分子，且正常BM MSCs分泌的外泌体可抑制MM细胞生长［17-18］。骨髓基质细胞和MM细胞通过分泌生长因子、细胞因子和外泌体在MM发病机制中起关键作用。外泌体通过转移mRNA、miRNA和蛋白介导细胞间信息传递［19］。

3.1 外泌体对MM血管生成及免疫的影响

Umezu等［3］建立了模拟体内MM大量浆细胞增殖导致缺氧环境模型，筛选抗缺氧细胞系，发现来源于这些细胞系的外泌体miR-135b通过HIF-FIH信号传导途径，可增强缺氧条件下血管的生成能力［20］。低氧耐受的MM细胞比正常BM MSCs可产生更多的外泌体，且在来自低氧耐受MM细胞的外泌体中miR-135b浓度显著上调［21］。Wang等［22］进行体外大鼠实验亦证实了这一结论，该研究发现C-Jun N端激酶、信号转录激活因子3（STAT3）及p53等被骨髓基质细胞和内皮细胞分泌的外泌体调节，这些外泌体通过激活STAT3途径促进幼稚小鼠中髓源性抑制细胞（MDSC）生长，并将其重组成与携带MM小鼠相似表型。此外，还有研究发现MM外泌体可上调诱导型一氧化氮合酶含量，提高BM MSCs的免疫抑制能力［23］，MM外泌体可通过免疫抑制调节骨髓微环境，进一步促进MM进展［22］。外泌体可增强缺氧条件下血管的生成能力，而MM组织细胞也存在缺氧耐受情况，因此MM来源的外泌体可能增强了MM的供血能力，同时免疫抑制作用使MM的生长环境更加有利，两者共同促进MM进展。

3.2 外泌体在MM耐药中的作用

既往研究已证实骨髓基质细胞可诱导MM细胞生长和耐药，但骨髓基质细胞衍生的外泌体在该过程中的具体作用机制尚不清楚。Wang等［24］利用5T33 MM模型和人类MM组织研究骨髓基质细胞来源的外泌体对MM细胞活力、增殖、存活、迁移和耐药性的影响，结果显示骨髓基质细胞和MM细胞可交换携带某些细胞因子外泌体，幼稚和5T33骨髓基质细胞衍生的外泌体均可增强MM细胞生长并诱导其对硼替佐米的耐药性，骨髓基质细胞衍生的外泌体也影响c-Jun N端激酶、p38、p53和Akt等途径的激活。有研究发现从正常供体和多发性骨髓瘤患者骨髓基质细胞获得的外泌体诱导人MM细胞存活和耐药性，外泌体介导的通路参与骨髓基质细胞诱导MM细胞增殖、迁移、存活和耐药性，当MM细胞暴露于抗骨髓瘤药物硼替佐米、卡非佐米时，细胞分泌的外泌体显著增多，这些化疗药物诱导的外泌体与未暴露于药物细胞分泌的外泌体具有不同的蛋白质组成特征［25］。因此，进一步深入研究MM细胞与正常细胞来源外泌体组分差异，对探索MM耐药机制显得尤为重要，在今后的研究中，我们可以更加关注外泌体miRNA与蛋白质的差异表达，以期明确MM耐药标志物。

3.3 外泌体促进MM细胞之间的相互作用及转移

恶性肿瘤细胞由原发部位转移到远处器官是肿瘤相关死亡的重要原因，这种转移并非无目的性，其易转移到某些特定组织或器官。Purushothaman等［26］利用从MM细胞系和骨髓瘤患者中分离的外泌体，将外泌体纤连蛋白鉴定为关键的硫酸乙酰肝素结合配体和外泌体-细胞相互作用的介质，发现硫酸乙酰肝素在外泌体细胞相互作用中起双重作用。在外泌体上的硫酸乙酰肝素捕获纤连蛋白，并在靶细胞上作为纤连蛋白的受体。从外泌体表面除去硫酸乙酰肝素可释放纤连蛋白从而抑制外泌体-靶细胞的作用。纤连蛋白的硫酸乙酰肝素结合结构域的特异性抗体可阻断外泌体与骨髓基质细胞的相互作用。多项研究发现肝素或肝素模拟物显著抑制外泌体-细胞相互作用。纤连蛋白介导的外泌体可激活MM细胞p38和pERK信号传导并表达下游靶基因DKK1 和 MMP-9，从而促进了 MM 进展［27-28］，同时纤连蛋白抗体抑制了MM来源外泌体侵袭内皮细胞的能力。以上研究提示纤连蛋白与硫酸乙酰肝素结合，从而介导体外细胞相互作用，在肿瘤微环境中对外泌体介导的肿瘤细胞转移，纤连蛋白-硫酸乙酰肝素相互作用将抑制MM肿瘤生长和发展。

3.4 外泌体在MM病情评估及监测中的作用

Iaccino等［29］研究结果显示MM释放的外泌体可表达肿瘤B细胞免疫球蛋白-B细胞受体（Ig-BCR），并与特异性结合肽（Id-肽）靶向结合，同时分析小鼠5T33 MM模型肿瘤细胞释放的外泌体，并证明外泌体是肿瘤生长的标志物之一。以5T33 MM细胞表达的Ig-BCR作为诱导物筛选噬菌体基因文库，选择Id-肽，并通过FACS、FITC-缀合的Id-肽检测5T33 MM转染的小鼠血清中释放MM的外泌体，其水平与血清副蛋白相比，在更早的时间点与肿瘤进展相关［29-30］，认为结合Id-肽的MM细胞释放的外泌体可能是评估和监测MM的标志物。

4 小结

外泌体在多发性骨髓瘤的发生发展、肿瘤血管生成、免疫抑制及耐药性等方面发挥作用，未来或可通过检测外周血中MM特征性的外泌体而早期诊断MM，以MM特异性外泌体为靶点研制的抗肿瘤化疗药物或可提高疗效。但目前外泌体提取过程复杂、费用昂贵，且外泌体包含分子成分复杂、具体作用机制仍不明确；随着对外泌体与肿瘤及多发性骨髓瘤之间关系的研究深入，其必将在多发性骨髓瘤的诊断、治疗方面发挥重要作用。