外泌體lncRNA在腫瘤中的研究進(jìn)展

陳竹 周先果 余紅平

外泌體（exosome）是機(jī)體內(nèi)大多數(shù)細(xì)胞分泌的一種具有脂質(zhì)雙層膜、直徑為30～100 nm的膜性囊泡［1］。其廣泛分布于各種體液中，可攜帶和傳遞蛋白質(zhì)、核酸（mRNA、miRNA、lncRNA、DNA 等）和脂質(zhì)等重要物質(zhì)。外泌體所包含的這些生物活性成分取決于供體細(xì)胞所處的狀態(tài)，在不同的生理或病理?xiàng)l件下，外泌體中的成分也隨之發(fā)生變化［2-3］。大量研究表明，外泌體長鏈非編碼RNA（lncRNA）介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞間信息交流，在腫瘤診斷和治療中顯示出潛在的應(yīng)用價(jià)值。外泌體lncRNA是近年來新興的研究領(lǐng)域，本文就其在腫瘤發(fā)生發(fā)展、診斷、治療及預(yù)后中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 外泌體lncRNA的生物學(xué)特性

lncRNA為長度大于200 nt的一類RNA分子，雖不參與蛋白質(zhì)的表達(dá)，但能在轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后及表觀遺傳水平上調(diào)控基因的表達(dá)［4］。研究表明，外泌體lncRNA可以穩(wěn)定地存在于血清、血漿和其他體液中，且不受內(nèi)源性RNA酶影響［5-6］。作為人體內(nèi)一類重要的信號(hào)分子，外泌體 lncRNA 的生物學(xué)功能備受關(guān)注［7］。Wang等［8］研究報(bào)道，肺癌細(xì)胞分泌的外泌體lncRNA可影響間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）內(nèi)lncRNA和mRNA的表達(dá)水平，導(dǎo)致MSC向成骨、成脂方向分化障礙。一項(xiàng)體外研究［9］發(fā)現(xiàn)，凋亡神經(jīng)元細(xì)胞分泌的外泌體lncRNA HN12通過上調(diào)正常同源細(xì)胞株內(nèi)核受體共刺激因子（PPARGC1A）的表達(dá)，促進(jìn)線粒體合成腺苷三磷酸（ATP）和細(xì)胞色素C，進(jìn)而抑制細(xì)胞凋亡。Li等［10］研究發(fā)現(xiàn)，與正常肝細(xì)胞系HL-7702相比，肝細(xì)胞癌（HCC）細(xì)胞系分泌的外泌體富含lncRNA TUC339，并被巨噬細(xì)胞攝?。贿M(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)敲除lncRNA TUC339的表達(dá)可導(dǎo)致巨噬細(xì)胞內(nèi)促炎因子IL-1β、TNF-α合成增加，進(jìn)而增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬作用。

以上研究表明，lncRNA以外泌體為載體，被靶向運(yùn)送至受體細(xì)胞，并作為內(nèi)源性lncRNA發(fā)揮其生物學(xué)作用，不僅參與細(xì)胞間信號(hào)傳導(dǎo)，還特異性地引起受體細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)、基因表達(dá)等改變，這種由外泌體介導(dǎo)的lncRNA通訊在細(xì)胞間的生物信息傳遞中有非常廣泛的作用。lncRNA的外泌體轉(zhuǎn)移途徑有助于細(xì)胞內(nèi)信息的遠(yuǎn)距離輸送，區(qū)別于通過細(xì)胞間接觸或依靠細(xì)胞因子等進(jìn)行信號(hào)傳遞的方式。

2 外泌體lncRNA在腫瘤中的作用

2.1 外泌體lncRNA參與腫瘤發(fā)生、侵襲和轉(zhuǎn)移的調(diào)控

腫瘤微環(huán)境是影響腫瘤生長與轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵因素，腫瘤細(xì)胞可以通過分泌外泌體，將其特定的lncRNA傳遞給靶細(xì)胞，從而影響靶細(xì)胞的表型并使其出現(xiàn)腫瘤特性，進(jìn)而形成腫瘤微環(huán)境［11］。高表達(dá)lncRNA TUC339的HCC細(xì)胞株可分泌外泌體lncRNA TUC339，影響正常表達(dá)lncRNA TUC339的同源細(xì)胞系內(nèi)基因的表達(dá)并調(diào)節(jié)其生長和黏附能力［12］。膀胱癌細(xì)胞源性外泌體lncRNAUCA1被同源細(xì)胞系攝取，導(dǎo)致受體細(xì)胞中E-cadherin表達(dá)增高，Vimentin和MMP9表達(dá)降低并向上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)變，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長、侵襲和轉(zhuǎn)移［13］。有研究［14］報(bào)道缺氧誘導(dǎo)HCC細(xì)胞合成大量的linc-RoR，促進(jìn)缺氧誘導(dǎo)因子1α（HIF-1α）和丙酮酸脫氫酶激酶同工酶1（PDK1）的表達(dá)，從而提高HCC細(xì)胞對(duì)缺氧的耐受力及存活率；而受應(yīng)激的HCC細(xì)胞可通過外泌體傳遞機(jī)制向局部肝微環(huán)境中的其他細(xì)胞發(fā)出信號(hào)，以促進(jìn)缺氧脅迫期間細(xì)胞的存活。此外，Wang等［15］研究發(fā)現(xiàn)，由前列腺癌細(xì)胞分泌的lncRNA MYU通過外泌體運(yùn)輸?shù)街車?xì)胞中，發(fā)揮miR-184的海綿作用而上調(diào)c-myc通路表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)靶細(xì)胞的增殖和遷移能力。也有研究［16］報(bào)道非腫瘤細(xì)胞分泌的外泌體lncRNA PTENP1可傳遞給膀胱癌細(xì)胞，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)外泌體PTENP1通過競爭性結(jié)合miR-17并促進(jìn)PTEN的表達(dá)，可抑制癌細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移并促進(jìn)其凋亡。以上研究表明，腫瘤細(xì)胞通過分泌外泌體lncRNA調(diào)控腫瘤微環(huán)境，以利于自身的生長和侵襲，在腫瘤的惡性轉(zhuǎn)化過程中發(fā)揮重要作用。腫瘤細(xì)胞和非腫瘤細(xì)胞在微環(huán)境中的動(dòng)態(tài)交互與腫瘤的發(fā)生、侵襲和轉(zhuǎn)移亦息息相關(guān)，這為了解腫瘤發(fā)生發(fā)展的相關(guān)機(jī)制提供了新視角。

2.2 外泌體lncRNA促進(jìn)腫瘤血管生成

現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)由不同類型細(xì)胞分泌的外泌體lncRNA是血管生成過程中的重要介質(zhì)，這些lncRNA可以通過增加血管生成細(xì)胞的膜分子和可溶性因子表達(dá)促進(jìn)腫瘤血管生成［17-19］。Conigliaro等［17］研究發(fā)現(xiàn)，人 HCC 細(xì)胞系CD90+分泌的外泌體中富含生物活性的lncRNA H19，且能被人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVEC）攝取，可導(dǎo)致HUVEC中血管生長因子（VEGF）表達(dá)增加，進(jìn)而促進(jìn)血管生成。另一項(xiàng)研究［18］報(bào)道，與周圍正常組織相比，lncRNA POU3F3在神經(jīng)膠質(zhì)瘤組織中過表達(dá)。為證明此lncRNA的功能，該研究從A172神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞系中分離出高表達(dá)水平的外泌體POU3F3，與人腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞（HBMEC）共培養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)HBMEC攝入含有高表達(dá)水平POU3F3的外泌體可促進(jìn)體外增殖、遷移，以及管腔形成和體內(nèi)血管生成增加，證實(shí)了POU3F3在HBMEC中具有血管生成功能。同一研究小組［19］發(fā)現(xiàn)linc-CCAT2在神經(jīng)膠質(zhì)瘤組織中過表達(dá)且起促進(jìn)神經(jīng)膠質(zhì)瘤進(jìn)展的作用。而U87-MG神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞分泌含有l(wèi)inc-CCAT2的外泌體處理內(nèi)皮細(xì)胞后，可以增加膜分子和蛋白的合成，從而促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞血管生成能力。以上研究表明，外泌體lncRNA介導(dǎo)的腫瘤組織內(nèi)血管生成效應(yīng)，為腫瘤組織的生長提供了必要的氧氣和養(yǎng)分，促進(jìn)了腫瘤的惡性進(jìn)展。

2.3 外泌體lncRNA介導(dǎo)腫瘤耐藥

藥物治療是癌癥治療的重要手段，近年來雖然已經(jīng)取得一些可觀的成效，但是腫瘤患者在化療過程中產(chǎn)生耐藥性而導(dǎo)致臨床化療效果欠佳和腫瘤高復(fù)發(fā)率依然是影響治療效果的棘手問題。腫瘤細(xì)胞通過分泌含有耐藥性lncRNA的外泌體，誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生對(duì)化療藥物的抗性［20］。Yang等［21］研究發(fā)現(xiàn)，與西妥昔單抗治療敏感的細(xì)胞相比，對(duì)西妥昔單抗耐藥的結(jié)直腸癌細(xì)胞及其外泌體中均含有較高水平的lncRNA UCA1，并且西妥昔單抗耐藥表型可通過含有UCA1的外泌體進(jìn)行傳遞。Qu等［22］在舒尼替尼耐藥的腎細(xì)胞癌（RCC）細(xì)胞中檢測到lncARSR高表達(dá)，非耐藥的RCC細(xì)胞與耐藥RCC細(xì)胞的外泌體共同孵育導(dǎo)致lncARSR在細(xì)胞內(nèi)表達(dá)水平升高；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)lncARSR通過競爭性地結(jié)合miR-34/miR-449，從而促進(jìn)RCC細(xì)胞中的AXL和c-MET表達(dá)，最終導(dǎo)致舒尼替尼耐藥。此外，具有生物活性lncARSR可以通過外泌體傳遞舒尼替尼的耐藥性。Kang等［23］發(fā)現(xiàn)lncRNA PART1與人食管鱗狀細(xì)胞癌（ESCC）細(xì)胞對(duì)吉非替尼耐藥相關(guān)，外泌體介導(dǎo)了PART1在細(xì)胞間傳播。此外，當(dāng)ESCC細(xì)胞系直接暴露于不同濃度的吉非替尼，lncRNA PART1在細(xì)胞內(nèi)表達(dá)顯著；在ESCC細(xì)胞中敲除lncRNAPART1基因，則導(dǎo)致早期細(xì)胞凋亡以及細(xì)胞對(duì)藥物毒性敏感。由此可見，腫瘤細(xì)胞分泌的外泌體lncRNA可引起組織耐藥從而導(dǎo)致治療效果喪失。

3 外泌體lncRNA的臨床意義

3.1 外泌體lncRNA是一種新型的腫瘤診斷標(biāo)志物

外泌體中l(wèi)ncRNA的含量能反映個(gè)體的生理病理狀態(tài)，并且能在生物體液中檢測出來，因此近年來腫瘤源性外泌體lncRNA引起了醫(yī)學(xué)研究人員的極大興趣，對(duì)其作為腫瘤標(biāo)志物進(jìn)行了廣泛的研究。Lin等［24］報(bào)道胃癌早期（Ⅰ、Ⅱ期）患者血漿外泌體lncUEGC1表達(dá)顯著升高，在區(qū)分Ⅰ期與Ⅱ期胃癌中，通過繪制受試者工作特征曲線下面積（AUC）評(píng)估診斷的準(zhǔn)確性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)lncUEGC1優(yōu)于CEA，有望成為胃癌診斷標(biāo)志物。Wang等［25］研究發(fā)現(xiàn)，與健康受試者相比，前列腺癌患者血漿外泌體中兩種lncRNA（SAP30L-AS和SChLAP1）表達(dá)顯著不同，它們分別與PSA聯(lián)合檢測對(duì)前列腺癌具有較好的診斷價(jià)值；此外，當(dāng)PSA陰性時(shí)，外泌體SChLAP1表達(dá)水平仍較高，AUC為0.989，提示其單獨(dú)應(yīng)用于前列腺癌診斷的準(zhǔn)確性依然良好。在膀胱癌患者尿中外泌體3-lncRNA panel（MALAT1、PCAT-1 和 SPRY4-IT1）的AUC為0.813，對(duì)比尿細(xì)胞學(xué)檢查的AUC值0.619，提示尿液中外泌體lncRNA同樣具有較好的臨床診斷價(jià)值［26］。另有研究報(bào)道，CRC患者接受放療后血清中外泌體lncRNA CRNDE-p的水平顯著低于放療前，CRNDE-p高表達(dá)水平與較高的腫瘤臨床分期（Ⅲ/Ⅳ期）、腫瘤晚期（T3/T4期）和腫瘤淋巴結(jié)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移相關(guān)［27］。在結(jié)直腸癌［28］、肝細(xì)胞癌［29］和宮頸癌［30］等腫瘤的研究中都證實(shí)了外泌體lncRNA具有診斷價(jià)值。由此可見，外泌體lncRNA具有高靈敏度、穩(wěn)定性的優(yōu)勢特點(diǎn)，有作為腫瘤診斷標(biāo)志物的巨大潛能，但由于研究樣本量少，缺乏普適性等問題，其臨床應(yīng)用仍有待進(jìn)一步研究。

3.2 外泌體lncRNA作為腫瘤患者的潛在預(yù)后標(biāo)志物

預(yù)測腫瘤患者的預(yù)后對(duì)制定治療策略和臨床療效有重要影響，而開發(fā)更為優(yōu)良的腫瘤預(yù)后標(biāo)志物對(duì)提高患者臨床管理具有重大意義。Liu等［31］研究報(bào)道，與健康受試者相比，lncRNA CRNDE-h在CRC患者血清外泌體中的表達(dá)增加，并且與患者的不良預(yù)后顯著相關(guān)。Xu等［32］報(bào)道了血清外泌體中兩種lncRNA（ENSG00000258332.1、LINC00635）的表達(dá)水平與HCC患者總生存期顯著相關(guān)。Lee等［33］分析79例HCC患者血清中外泌體lncRNAATB的表達(dá)量與其臨床特征的關(guān)系，結(jié)果顯示lncRNAATB表達(dá)水平與患者的腫瘤惡性程度以及門靜脈血栓形成相關(guān)，并且可以作為HCC患者總生存期的獨(dú)立預(yù)測因素。以上研究結(jié)果為外泌體lncRNA作為腫瘤患者的潛在預(yù)后預(yù)測標(biāo)志物提供了有力證據(jù)。

3.3 外泌體lncRNA作為腫瘤未來治療的潛在靶點(diǎn)

腫瘤源性外泌體lncRNA可以被靶細(xì)胞攝入，使受體細(xì)胞產(chǎn)生耐藥表型。目前多采用質(zhì)粒作為小干擾RNA（siRNA）的載體，通過人工敲除lncRNA表達(dá)研究腫瘤細(xì)胞的耐藥性。為了降低靶細(xì)胞中l(wèi)ncRNA的表達(dá)水平，阻斷由外泌體lncRNA介導(dǎo)的細(xì)胞間通訊可成為一種新的治療策略［20，22-23］，而了解 lncRNA 被加載到外泌體中的機(jī)制，可推動(dòng)這種新型治療策略的發(fā)展。然而，目前關(guān)于阻斷外泌體lncRNA與臨床治療效果的研究匱乏，需要進(jìn)行大量的科學(xué)探索。

4 展望

外泌體作為具有生物學(xué)功能的膜性囊泡，是細(xì)胞間通訊的重要介質(zhì)。外泌體lncRNA不僅參與調(diào)控腫瘤細(xì)胞發(fā)生、侵襲、轉(zhuǎn)移及血管新生等多種病理生理過程，還參與介導(dǎo)腫瘤耐藥，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程發(fā)揮重要作用。目前研究證據(jù)顯示，外泌體lncRNA有望成為腫瘤輔助診斷、療效評(píng)估和預(yù)后預(yù)測的新型標(biāo)志物。然而，目前腫瘤外泌體lncRNA研究仍處于初級(jí)階段，外泌體lncRNA在腫瘤中的生理、病理作用及其作用機(jī)制仍有待進(jìn)一步探索，體液中外泌體豐度較低和異質(zhì)性亦是外泌體lncRNA作為腫瘤標(biāo)志物所面臨的挑戰(zhàn)。但我們相信，隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及對(duì)外泌體lncRNA的生物學(xué)功能及其在腫瘤疾病發(fā)生發(fā)展中的機(jī)制和作用研究不斷深入，外泌體提取以及檢測技術(shù)和方法的不斷進(jìn)步和優(yōu)化，未來外泌體lncRNA將為腫瘤的早期發(fā)現(xiàn)、精準(zhǔn)診斷和精準(zhǔn)治療提供新思路和新策略。