賀玉棚 農(nóng)峰 付冬冬 唐毓金劉佳
外泌體由細(xì)胞合成并分泌到細(xì)胞外,是多種活細(xì)胞分泌的囊泡樣小體,攜帶外泌體來(lái)源細(xì)胞的蛋白質(zhì)、mRNA、microRNA、DNA等生物活性物質(zhì)[1-2],生物穩(wěn)定性良好。研究顯示外泌體對(duì)腫瘤的發(fā)生發(fā)展有重要作用。盡管自體造血干細(xì)胞移植聯(lián)合沙利度胺、來(lái)那度胺和硼替佐米等化療藥物可顯著提高多發(fā)性骨髓瘤(multiple myeloma,MM)患者的緩解率和預(yù)后,但是仍有3%~5%的患者復(fù)發(fā)[3],5年生存率僅為42.6%左右[4],為了提高 MM 患者的生存率和預(yù)后,研究者們對(duì)其發(fā)生機(jī)制及其與外泌體之間的作用關(guān)系進(jìn)行研究[5-7]。本文就外泌體與MM關(guān)系的研究進(jìn)展作一綜述。
Harding等[8]于 1983 年發(fā)現(xiàn)外泌體,Johnstone等[9]正式將其命名為“exosome”,指由內(nèi)膜向內(nèi)出芽形成多囊泡體,與細(xì)胞膜融合后以出胞方式被釋放到胞外[10],是直徑為40~100 nm的被膜囊泡樣小體。電鏡觀察外泌體呈杯狀或碟樣結(jié)構(gòu)。外泌體由磷脂雙分子層包繞,內(nèi)含ctDNA、mRNA、miRNA、LncRNA、神經(jīng)酰胺、蛋白質(zhì)等生物活性物質(zhì),目前已明確的有4 563種蛋白質(zhì)、1 639種mRNA、764種微小 RNA(microRNA,miRNA)和 194 種脂質(zhì)等[11-14],主要在細(xì)胞間起信息交流及遺傳物質(zhì)傳遞的作用。
腫瘤微環(huán)境是由基質(zhì)細(xì)胞(如巨噬細(xì)胞、血小板、上皮細(xì)胞等)、細(xì)胞外基質(zhì)(炎癥因子、趨化因子等)、外泌體以及腫瘤細(xì)胞等共同構(gòu)成的局部細(xì)胞生活環(huán)境[15]。外泌體在體液中濃度較高,相關(guān)研究認(rèn)為外泌體可能作為腫瘤微環(huán)境細(xì)胞間的“交流信使”,在腫瘤細(xì)胞存活、增殖與轉(zhuǎn)移中起重要作用。而從外周血中分離出來(lái)的來(lái)源于腫瘤細(xì)胞的外泌體,被證明是腫瘤進(jìn)展的標(biāo)志物[16]。
研究表明,MM和正常骨髓間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞(BM MSCs)相比,其外顯子microRNA含量不同,腫瘤抑制因子miR-15a含量較低[7]。與來(lái)源于正常細(xì)胞的外泌體相比,MM來(lái)源的外泌體具有更高水平的致癌蛋白、細(xì)胞因子和黏附分子,且正常BM MSCs分泌的外泌體可抑制MM細(xì)胞生長(zhǎng)[17-18]。骨髓基質(zhì)細(xì)胞和MM細(xì)胞通過(guò)分泌生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子和外泌體在MM發(fā)病機(jī)制中起關(guān)鍵作用。外泌體通過(guò)轉(zhuǎn)移mRNA、miRNA和蛋白介導(dǎo)細(xì)胞間信息傳遞[19]。
Umezu等[3]建立了模擬體內(nèi)MM大量漿細(xì)胞增殖導(dǎo)致缺氧環(huán)境模型,篩選抗缺氧細(xì)胞系,發(fā)現(xiàn)來(lái)源于這些細(xì)胞系的外泌體miR-135b通過(guò)HIF-FIH信號(hào)傳導(dǎo)途徑,可增強(qiáng)缺氧條件下血管的生成能力[20]。低氧耐受的MM細(xì)胞比正常BM MSCs可產(chǎn)生更多的外泌體,且在來(lái)自低氧耐受MM細(xì)胞的外泌體中miR-135b濃度顯著上調(diào)[21]。Wang等[22]進(jìn)行體外大鼠實(shí)驗(yàn)亦證實(shí)了這一結(jié)論,該研究發(fā)現(xiàn)C-Jun N端激酶、信號(hào)轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)及p53等被骨髓基質(zhì)細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞分泌的外泌體調(diào)節(jié),這些外泌體通過(guò)激活STAT3途徑促進(jìn)幼稚小鼠中髓源性抑制細(xì)胞(MDSC)生長(zhǎng),并將其重組成與攜帶MM小鼠相似表型。此外,還有研究發(fā)現(xiàn)MM外泌體可上調(diào)誘導(dǎo)型一氧化氮合酶含量,提高BM MSCs的免疫抑制能力[23],MM外泌體可通過(guò)免疫抑制調(diào)節(jié)骨髓微環(huán)境,進(jìn)一步促進(jìn)MM進(jìn)展[22]。外泌體可增強(qiáng)缺氧條件下血管的生成能力,而MM組織細(xì)胞也存在缺氧耐受情況,因此MM來(lái)源的外泌體可能增強(qiáng)了MM的供血能力,同時(shí)免疫抑制作用使MM的生長(zhǎng)環(huán)境更加有利,兩者共同促進(jìn)MM進(jìn)展。
既往研究已證實(shí)骨髓基質(zhì)細(xì)胞可誘導(dǎo)MM細(xì)胞生長(zhǎng)和耐藥,但骨髓基質(zhì)細(xì)胞衍生的外泌體在該過(guò)程中的具體作用機(jī)制尚不清楚。Wang等[24]利用5T33 MM模型和人類(lèi)MM組織研究骨髓基質(zhì)細(xì)胞來(lái)源的外泌體對(duì)MM細(xì)胞活力、增殖、存活、遷移和耐藥性的影響,結(jié)果顯示骨髓基質(zhì)細(xì)胞和MM細(xì)胞可交換攜帶某些細(xì)胞因子外泌體,幼稚和5T33骨髓基質(zhì)細(xì)胞衍生的外泌體均可增強(qiáng)MM細(xì)胞生長(zhǎng)并誘導(dǎo)其對(duì)硼替佐米的耐藥性,骨髓基質(zhì)細(xì)胞衍生的外泌體也影響c-Jun N端激酶、p38、p53和Akt等途徑的激活。有研究發(fā)現(xiàn)從正常供體和多發(fā)性骨髓瘤患者骨髓基質(zhì)細(xì)胞獲得的外泌體誘導(dǎo)人MM細(xì)胞存活和耐藥性,外泌體介導(dǎo)的通路參與骨髓基質(zhì)細(xì)胞誘導(dǎo)MM細(xì)胞增殖、遷移、存活和耐藥性,當(dāng)MM細(xì)胞暴露于抗骨髓瘤藥物硼替佐米、卡非佐米時(shí),細(xì)胞分泌的外泌體顯著增多,這些化療藥物誘導(dǎo)的外泌體與未暴露于藥物細(xì)胞分泌的外泌體具有不同的蛋白質(zhì)組成特征[25]。因此,進(jìn)一步深入研究MM細(xì)胞與正常細(xì)胞來(lái)源外泌體組分差異,對(duì)探索MM耐藥機(jī)制顯得尤為重要,在今后的研究中,我們可以更加關(guān)注外泌體miRNA與蛋白質(zhì)的差異表達(dá),以期明確MM耐藥標(biāo)志物。
惡性腫瘤細(xì)胞由原發(fā)部位轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)處器官是腫瘤相關(guān)死亡的重要原因,這種轉(zhuǎn)移并非無(wú)目的性,其易轉(zhuǎn)移到某些特定組織或器官。Purushothaman等[26]利用從MM細(xì)胞系和骨髓瘤患者中分離的外泌體,將外泌體纖連蛋白鑒定為關(guān)鍵的硫酸乙酰肝素結(jié)合配體和外泌體-細(xì)胞相互作用的介質(zhì),發(fā)現(xiàn)硫酸乙酰肝素在外泌體細(xì)胞相互作用中起雙重作用。在外泌體上的硫酸乙酰肝素捕獲纖連蛋白,并在靶細(xì)胞上作為纖連蛋白的受體。從外泌體表面除去硫酸乙酰肝素可釋放纖連蛋白從而抑制外泌體-靶細(xì)胞的作用。纖連蛋白的硫酸乙酰肝素結(jié)合結(jié)構(gòu)域的特異性抗體可阻斷外泌體與骨髓基質(zhì)細(xì)胞的相互作用。多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)肝素或肝素模擬物顯著抑制外泌體-細(xì)胞相互作用。纖連蛋白介導(dǎo)的外泌體可激活MM細(xì)胞p38和pERK信號(hào)傳導(dǎo)并表達(dá)下游靶基因DKK1 和 MMP-9,從而促進(jìn)了 MM 進(jìn)展[27-28],同時(shí)纖連蛋白抗體抑制了MM來(lái)源外泌體侵襲內(nèi)皮細(xì)胞的能力。以上研究提示纖連蛋白與硫酸乙酰肝素結(jié)合,從而介導(dǎo)體外細(xì)胞相互作用,在腫瘤微環(huán)境中對(duì)外泌體介導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移,纖連蛋白-硫酸乙酰肝素相互作用將抑制MM腫瘤生長(zhǎng)和發(fā)展。
Iaccino等[29]研究結(jié)果顯示MM釋放的外泌體可表達(dá)腫瘤B細(xì)胞免疫球蛋白-B細(xì)胞受體(Ig-BCR),并與特異性結(jié)合肽(Id-肽)靶向結(jié)合,同時(shí)分析小鼠5T33 MM模型腫瘤細(xì)胞釋放的外泌體,并證明外泌體是腫瘤生長(zhǎng)的標(biāo)志物之一。以5T33 MM細(xì)胞表達(dá)的Ig-BCR作為誘導(dǎo)物篩選噬菌體基因文庫(kù),選擇Id-肽,并通過(guò)FACS、FITC-綴合的Id-肽檢測(cè)5T33 MM轉(zhuǎn)染的小鼠血清中釋放MM的外泌體,其水平與血清副蛋白相比,在更早的時(shí)間點(diǎn)與腫瘤進(jìn)展相關(guān)[29-30],認(rèn)為結(jié)合Id-肽的MM細(xì)胞釋放的外泌體可能是評(píng)估和監(jiān)測(cè)MM的標(biāo)志物。
外泌體在多發(fā)性骨髓瘤的發(fā)生發(fā)展、腫瘤血管生成、免疫抑制及耐藥性等方面發(fā)揮作用,未來(lái)或可通過(guò)檢測(cè)外周血中MM特征性的外泌體而早期診斷MM,以MM特異性外泌體為靶點(diǎn)研制的抗腫瘤化療藥物或可提高療效。但目前外泌體提取過(guò)程復(fù)雜、費(fèi)用昂貴,且外泌體包含分子成分復(fù)雜、具體作用機(jī)制仍不明確;隨著對(duì)外泌體與腫瘤及多發(fā)性骨髓瘤之間關(guān)系的研究深入,其必將在多發(fā)性骨髓瘤的診斷、治療方面發(fā)揮重要作用。