外泌體在卵巢癌轉(zhuǎn)移及診療中的研究進(jìn)展

魏善臣 王昊 李佩玲

卵巢癌是常見的婦科惡性腫瘤,由于卵巢癌缺乏有效的篩查及預(yù)防手段，2/3患者初診時(shí)已是晚期，錯(cuò)過最佳手術(shù)時(shí)機(jī)，所以致死率居女性生殖道惡性腫瘤首位。近幾年，人們發(fā)現(xiàn)被稱作外泌體(Exosomes)的一種納米級囊泡中含有大量與其來源密切相關(guān)的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和 RNA分子，可以在細(xì)胞之間傳遞信息，介導(dǎo)多種細(xì)胞間的“信息交流”，發(fā)揮對受體細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用。隨著對外泌體作用機(jī)制的深入研究，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)外泌體與多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。本文就外泌體在卵巢癌轉(zhuǎn)移機(jī)制及診療中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

一、外泌體的生物學(xué)特性

外泌體是細(xì)胞分泌的直徑大約為30～100納米的微小囊泡，它可以擴(kuò)散到細(xì)胞附近區(qū)域，也可被循環(huán)系統(tǒng)帶到更遠(yuǎn)的部位[1]，并激活受體細(xì)胞的某些信息傳導(dǎo)通路或?qū)y帶的遺傳信息傳遞到受體細(xì)胞中去[2-3]。越來越多的報(bào)道顯示細(xì)胞產(chǎn)生和釋放包括外泌體及微囊泡在內(nèi)的細(xì)胞外囊(extracellular vesicles，EV)是多種生理及病理過程如癌癥中介導(dǎo)細(xì)胞間通訊的重要物質(zhì)[4-6]。這些膜包被的結(jié)構(gòu)可以傳遞特定的蛋白、RNA轉(zhuǎn)錄本、microRNA甚至是DNA到靶細(xì)胞[7-9]，并且改變靶細(xì)胞的功能狀態(tài)[10]。最近的研究結(jié)果表明，腫瘤產(chǎn)生的外泌體(tumor-derived exosome，TDE)在引起腫瘤轉(zhuǎn)移、營造適合腫瘤轉(zhuǎn)移的條件以及幫助腫瘤逃避免疫系統(tǒng)監(jiān)視等方面都發(fā)揮有重要的作用[11]。

二、外泌體與卵巢癌

外泌體在卵巢癌患者的病灶、血漿中及腹水中被證實(shí)存在[12-13]，卵巢癌來源的外泌體承載多種生物活性物質(zhì)，包括各種蛋白質(zhì)和RNAS，這些物質(zhì)決定了外泌體的功能與特性。迄今為止，人卵巢癌源性外泌體共被分析出含有2 000多種蛋白組分[14]。其中多種蛋白與腫瘤的發(fā)展及轉(zhuǎn)移相關(guān)，如膜蛋白(Alix、TSG 101)，四跨膜家族(CD63、CD37、CD53、CD81、CD82)，熱休克蛋白(Hsp84/90、Hsc70)及酶類(葡糖磷酸異構(gòu)酶、過氧化物酶、醛糖還原酶、脂肪合成酶)等。同時(shí)也已發(fā)現(xiàn)多種miRNA存在于卵巢癌源性外泌體中，包括miR-21、miR141、miR200a、miR200c、miR200b、miR203、miR205、miR214、let-7a-f、miR200a-c與卵巢癌的侵襲有關(guān)[15]。

三、外泌體參與卵巢癌轉(zhuǎn)移的機(jī)制

1.傳遞上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化信息

上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)是指上皮細(xì)胞在特定生理或病理情況下，向具有間質(zhì)表型的細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)變。腫瘤轉(zhuǎn)移的第一步需要侵襲包裹在原發(fā)腫瘤周圍的基膜，然后借助循環(huán)系統(tǒng)傳播出去，而原發(fā)腫瘤中的上皮細(xì)胞通過向間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，可以獲得遷徙和侵襲的能力，進(jìn)而幫助它們跨越基膜這道屏障[16]。

研究表明，卵巢癌產(chǎn)生的外泌體可用于傳播導(dǎo)致上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化的信息。在這類外泌體中，有很多已知或潛在的誘導(dǎo)上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化的因子，包括TGFb、MMPs、IL-6、AKT、ILK1等[17]。接受了這些外泌體的細(xì)胞表現(xiàn)出與上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化過程相關(guān)的生化和形態(tài)轉(zhuǎn)變。同時(shí)，外泌體還能夠通過削弱阻擋腫瘤轉(zhuǎn)移的屏障的方法來幫助腫瘤轉(zhuǎn)移的發(fā)生[18]。

2. 改造受體組織微環(huán)境

腫瘤轉(zhuǎn)移的器官傾向性(Organotropic Metastasis)指某些原發(fā)腫瘤特別容易在特定器官中產(chǎn)生新的病灶。這一過程是癌癥生物學(xué)中一個(gè)由來已久的謎。雖然上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化會(huì)幫助腫瘤細(xì)胞擴(kuò)散，但是游動(dòng)的腫瘤細(xì)胞仍然需要停靠到一個(gè)合適的組織環(huán)境，只有這樣才可增生成為新的腫瘤。最新研究表明，腫瘤通過外泌體可以改造受體組織的微環(huán)境，使其更適于腫瘤細(xì)胞的生長[19]。由于不同外泌體對不同器官的親和力各異，使得腫瘤擴(kuò)散出現(xiàn)的地點(diǎn)表現(xiàn)出一定的規(guī)律[6]。

有證據(jù)顯示，在卵巢癌中，腫瘤來源的外泌體能夠激活脂肪組織來源的間充質(zhì)干細(xì)胞轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞，促進(jìn)腫瘤生長[20]。腫瘤細(xì)胞直接來源的以及患者體液中分離出的外泌體具有明顯的促血管生成作用，對于研究卵巢的發(fā)生、發(fā)展及腹水生成具有重要意義。在缺氧條件下，腫瘤細(xì)胞來源的外泌體中miR-201的表達(dá)明顯增加，進(jìn)而促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖及血管形成[21]。

轉(zhuǎn)移的癌細(xì)胞要想成功增殖成為新的病灶，需要逃過人體固有和治療誘發(fā)的免疫監(jiān)視。最新研究發(fā)現(xiàn)，卵巢癌釋放的外泌體在免疫調(diào)節(jié)方面有重要作用[16]。

3. 逃避免疫監(jiān)視

(1)促進(jìn)免疫抑制

腫瘤釋放的外泌體可以通過削弱免疫效應(yīng)細(xì)胞的反應(yīng)和激發(fā)免疫抑制細(xì)胞的擴(kuò)增，來營造一個(gè)免疫抑制的環(huán)境。Taylor等研究發(fā)現(xiàn)外泌體在晚期卵巢癌患者腹水中高表達(dá) FasL，使 CD3 和Janus 激酶 3 (janus kinase 3，JAK3) 的表達(dá)受抑制，誘導(dǎo)T細(xì)胞凋亡[22],使調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的明顯增生，并降低自然殺傷細(xì)胞的細(xì)胞毒性[4,7]。這些研究證明某些外泌體通過FasL傳遞死亡信號造成T細(xì) 胞凋亡，從而發(fā)揮免疫抑制作用。研究發(fā)現(xiàn)，卵巢癌血漿外泌體在腫瘤發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)介導(dǎo)產(chǎn)生免疫抑制性因子，如白細(xì)胞介素10(IL-10)、轉(zhuǎn)化生長因子β1(TGF-β1)等，抑制免疫系統(tǒng)對腫瘤的作用。

(2)逃避免疫識別

腫瘤釋放的外泌體可以替代腫瘤細(xì)胞接受免疫系統(tǒng)的攻擊，從而幫助腫瘤細(xì)胞逃過免疫系統(tǒng)的識別。研究證明，卵巢癌患者腹水中的外泌體能夠促進(jìn)外周血淋巴細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞的凋亡，發(fā)揮免疫抑制作用，幫助逃避免疫識別[23]。

(3)調(diào)控腫瘤微環(huán)境

腫瘤釋放的外泌體可以引發(fā)炎癥，利用基質(zhì)浸潤細(xì)胞反應(yīng)營造出利于腫瘤生長的微環(huán)境。腫瘤微環(huán)境由腫瘤局部浸潤的免疫細(xì)胞、間質(zhì)細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)及其所分泌的活性介質(zhì)等共同構(gòu)成局部腫瘤內(nèi)環(huán)境[24]。通過外泌體對周圍免疫細(xì)胞及非免疫細(xì)胞進(jìn)行調(diào)控，在利于腫瘤生長的微環(huán)境中，使腫瘤細(xì)胞逃避免疫識別及免疫殺傷，促進(jìn)腫瘤的惡性轉(zhuǎn)化。

腫瘤在人體內(nèi)欲進(jìn)一步發(fā)展與轉(zhuǎn)移時(shí)，需要依賴外泌體為其創(chuàng)造有利的生存環(huán)境，因此癌細(xì)胞會(huì)持續(xù)釋放數(shù)以百萬計(jì)的外泌體，有些會(huì)促進(jìn)血管新生，有的能抑制免疫系統(tǒng)對癌細(xì)胞的監(jiān)控，尚有部分外泌體可作用于癌細(xì)胞，促進(jìn)其自身生長及存活。除了能夠協(xié)助癌細(xì)胞改變其緊鄰周邊的微環(huán)境外，癌癥外泌體對癌癥患者最大的威脅在于能協(xié)助腫瘤轉(zhuǎn)移至其他器官組織，而轉(zhuǎn)移正是造成癌癥患者死亡的主要原因之一。

四、外泌體對卵巢癌的診療意義

1. 外泌體與卵巢癌的早期診斷

卵巢癌早期癥狀不明顯，缺乏有效的篩查手段，不易被發(fā)現(xiàn)，往往發(fā)現(xiàn)時(shí)已是晚期腫瘤。因此，早期診斷卵巢癌可大大降低患者的死亡率。卵巢癌細(xì)胞的外泌體能伴隨腫瘤細(xì)胞進(jìn)入血液循環(huán)，從而在外周血中可檢測到卵巢癌的外泌體。有些患者有腹腔積液，對懷疑卵巢癌的患者行后穹窿穿刺，利用液體活檢技術(shù)尋找后穹窿穿刺液中的腫瘤細(xì)胞及其外泌體，可有助于卵巢癌的早期診斷。

Zhao等[25]研發(fā)的外泌體芯片可以分離純化并定量檢測血液中卵巢癌細(xì)胞來源的外泌體，同時(shí)可檢測血中的糖類抗原125(CA125)，上皮細(xì)胞黏附分子及CD24 等腫瘤標(biāo)志物，在早期診斷卵巢癌方面有明確意義。通過對63例卵巢癌進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)有32例Claudin-4陽性的外泌體，而正常對照組中50例只有1例為陽性，提示Claudin-4為具有較高敏感性和特異性的指標(biāo)[26]，有助于卵巢癌的早期診斷。除了蛋白，外泌體還含有RNAs，將miRNA檢測用于診斷惡性腫瘤已經(jīng)被廣泛接受[27]。

2. 外泌體與卵巢癌的治療

外泌體不僅可以作為腫瘤早期檢查的指標(biāo)，參與腫瘤細(xì)胞藥物代謝過程，并導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞耐藥性的產(chǎn)生。Pink等[28]發(fā)現(xiàn)，CP70細(xì)胞釋放的外泌體能提高A2780 細(xì)胞對順鉑類藥物的耐藥性。在卵巢癌患者中，獲得順鉑耐藥性的腫瘤細(xì)胞能夠釋放出大量攜帶有順鉑的外泌體，從而提示卵巢癌細(xì)胞通過增加外泌體的釋放而排出抗腫瘤藥物。通過液體活檢技術(shù)，尋找這種外泌體中蛋白種類分布的改變與順鉑耐藥有關(guān)的現(xiàn)象，可能成為早期判斷卵巢癌患者對順鉑耐藥性的方法。

在靶向治療方面，Saari等[29]發(fā)現(xiàn)外泌體作為藥物載體可以增強(qiáng)紫杉醇在前列腺癌中的毒性作用。Cai等[30]發(fā)現(xiàn)姜黃素與雷公藤甲素可以誘導(dǎo)卵巢癌細(xì)胞的凋亡。以上研究表明外泌體與藥物組合可能成為卵巢癌治療的新方向。

五、結(jié)語

綜上所述，以外泌體為媒介的卵巢轉(zhuǎn)移機(jī)制包括一系列相互呼應(yīng)的過程。其中每一個(gè)過程都可以成為療法的靶點(diǎn)，這可能為將來防止卵巢腫瘤轉(zhuǎn)移療法的開發(fā)提供一個(gè)新的模式。針對外泌體的藥物開發(fā)策略可以著重于影響外泌體的產(chǎn)生和分泌[31]，或者通過改變外泌體所攜帶的“貨物”來抑制和調(diào)節(jié)外泌體的功能，還可以靶向外泌體與細(xì)胞融合的過程來阻斷外泌體的接收[32]。外泌體在臨床靶向治療上具有很好的前景，然而這些治療方法需要進(jìn)一步的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及大規(guī)模臨床實(shí)踐加以驗(yàn)證。

雖然目前對外泌體的研究取得了許多重大的突破，但外泌體的生物學(xué)特性還有許多問題需要解決。隨著研究的深入及相關(guān)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，外泌體在卵巢癌診斷、治療及預(yù)后相關(guān)領(lǐng)域的成果可能在未來逐步應(yīng)用于臨床，為卵巢癌的診治開辟新的方向。