外泌體在胰腺癌發(fā)生發(fā)展及診療中作用的研究進(jìn)展

魏倩，鐵欣

1 天津醫(yī)科大學(xué)腫瘤醫(yī)院，國(guó)家腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心，天津市“腫瘤防治”重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津市惡性腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心，天津300060；2 天津醫(yī)科大學(xué)檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)院

胰腺癌是一種惡性程度高、5年生存率極低的消化道腫瘤，其發(fā)病隱匿且進(jìn)展迅速，早期確診較罕見(jiàn)。除了細(xì)胞的高侵襲性外，大部分胰腺癌患者對(duì)放、化療藥物的耐藥性是導(dǎo)致預(yù)后不良的主要原因[1]。因此，加強(qiáng)其相關(guān)性研究并尋找新的生物標(biāo)志物和藥物載體對(duì)提高胰腺癌的早期診斷和臨床療效至關(guān)重要。外泌體是一種包含大量生物特異性信號(hào)分子的胞外囊泡結(jié)構(gòu),目前研究表明，其與腫瘤的血管形成、細(xì)胞增殖和免疫功能有密切關(guān)系，此為胰腺癌的早期診斷和治療提供了基礎(chǔ)和方向[2]。現(xiàn)就外泌體在胰腺癌發(fā)生發(fā)展及診療中的作用研究進(jìn)展綜述如下。

1 外泌體概述

外泌體是一種具有脂質(zhì)雙分子層膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞外囊泡，含有大量功能性分子如核酸、蛋白質(zhì)，廣泛分布于唾液、血漿和乳汁等體液中。其特征性的雙層結(jié)構(gòu)和高濃度的鞘脂和膽固醇等脂質(zhì)組成，不僅增強(qiáng)了外泌體在細(xì)胞外環(huán)境中的穩(wěn)定性，亦是構(gòu)成外泌體胞吞-胞吐轉(zhuǎn)運(yùn)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。不同細(xì)胞分泌的外泌體包含的生物信息不同，通過(guò)分析其內(nèi)含物可判斷其來(lái)源，獲得腫瘤細(xì)胞的基本信息[3]。外泌體攜帶生物信息通過(guò)受體介導(dǎo)的各種方式被受體細(xì)胞內(nèi)源化，進(jìn)而參與機(jī)體的免疫應(yīng)答、新生血管形成、細(xì)胞分化、腫瘤侵襲等多種生理和病理過(guò)程，是一種重要的細(xì)胞間交流工具[4]。

2 外泌體在胰腺癌發(fā)生發(fā)展中的作用

2.1 影響胰腺癌細(xì)胞的增殖 外泌體對(duì)胰腺癌細(xì)胞增殖的調(diào)節(jié)作用因其來(lái)源而異。體外研究表明，對(duì)胰腺導(dǎo)管腺癌來(lái)說(shuō),吉西他濱處理過(guò)的癌相關(guān)成纖維細(xì)胞(CAFs)釋放的外泌體會(huì)大幅度增加，從而導(dǎo)致PC細(xì)胞的增殖。這是由于其所含的Snail(SNAI1)及其靶點(diǎn)miR-146a在受體細(xì)胞中水平升高的緣故。同時(shí)被吉西他濱處理的CAFs大量釋放含有促耐藥因子的外泌體給上皮細(xì)胞受體，增加腫瘤細(xì)胞耐藥性[5]。胰腺星狀細(xì)胞(PSCs)活化后釋放的外泌體中含有大量的miR-21，可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)化和間質(zhì)增生，增強(qiáng)PC腫瘤細(xì)胞的增殖能力[6]。研究證實(shí)，來(lái)自胰腺癌細(xì)胞系(SOJ-6)上清液的外泌體會(huì)通過(guò)對(duì)激活磷酸酶、張力素同源物(PTEN)和糖原合成酶激酶3β(GSK-3β)的作用降低細(xì)胞增殖能力，從而引發(fā)線粒體依賴的凋亡途徑[7]。上述體外研究表明，不同來(lái)源的外泌體對(duì)PC細(xì)胞增殖有不同的影響，還需要進(jìn)一步研究闡明。

2.2 促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移侵襲 外泌體影響細(xì)胞間信息交流,可以調(diào)節(jié)預(yù)轉(zhuǎn)移靶位點(diǎn)周圍的微環(huán)境，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和存活。胰腺星狀細(xì)胞(PSCs)活化后會(huì)釋放富含miR-451a的外泌體,可以促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞的遷移能力，這種遷移會(huì)被外泌體抑制劑GW4869所抑制[8]。有研究者利用小鼠胰腺癌轉(zhuǎn)移肝臟實(shí)驗(yàn)證明，來(lái)源于胰腺癌的外泌體中的巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)移抑制因子(MIF)與庫(kù)普弗細(xì)胞融合激活纖維化途徑，創(chuàng)造了有利于腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的促炎環(huán)境，可以促進(jìn)胰腺腫瘤的肝轉(zhuǎn)移[9]。此外，外泌體形成轉(zhuǎn)移前生態(tài)位需要一種癌癥起始細(xì)胞(CIC)的標(biāo)記物CD44v6的幫助，這種標(biāo)記物可在體內(nèi)提供可溶性基質(zhì)，從而提高外泌體的遷移和侵襲能力[10]。研究顯示,胰腺癌中高表達(dá)CD44v6的外泌體與肺的早期轉(zhuǎn)移相關(guān)[11]。與此同時(shí)，研究證實(shí)富含CD151-/tetraspanin 8的外泌體促進(jìn)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)，促使非轉(zhuǎn)移性PC細(xì)胞的表型分化[12]。綜上所述，來(lái)源于腫瘤細(xì)胞或腫瘤微環(huán)境其他細(xì)胞成分的外泌體在不同分子的協(xié)助下，對(duì)胰腺癌的侵襲和轉(zhuǎn)移起積極作用。

2.3 抑制免疫反應(yīng)導(dǎo)致胰腺癌細(xì)胞的免疫逃逸 胰腺腫瘤微環(huán)境具有免疫抑制作用，這是由于抑制細(xì)胞因子和免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞如髓源性抑制細(xì)胞(MDSCs)的募集，這種募集可通過(guò)TGF-β細(xì)胞、腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAMs)來(lái)作用影響[13]。一方面，來(lái)源于胰腺癌細(xì)胞或免疫細(xì)胞的外泌體誘導(dǎo)免疫消除。另一方面，一些由免疫細(xì)胞捕獲的胰腺癌衍生的外泌體繞過(guò)了免疫應(yīng)答。

有實(shí)驗(yàn)表明，胰腺癌外泌體降低NK細(xì)胞的激活水平，是由于其表面受體NKG2D和CD69的下調(diào)，這種下調(diào)會(huì)被腫瘤外泌體抑制劑所抑制[14]。外泌體通過(guò)降低單核細(xì)胞中人類白細(xì)胞相關(guān)抗原D(HLA-DR)的表達(dá)來(lái)抑制免疫系統(tǒng)[15]。此外，miR-203和miR-212-3p亦通過(guò)降低樹(shù)突細(xì)胞(DCs)中toll樣受體4(TLR4)和調(diào)節(jié)因子X(jué)相關(guān)蛋白(RFXAP)的表達(dá)而參與胰腺癌衍生的外泌體引起的免疫耐受[16]。

3 外泌體在胰腺癌診斷中的作用

由于胰腺癌早期具有發(fā)病隱匿、進(jìn)展快的特點(diǎn)，多數(shù)患者在初次檢查時(shí)就已是轉(zhuǎn)移性或局部晚期。目前，臨床上應(yīng)用最廣泛的血清腫瘤標(biāo)志物是CA19-9。然而，由于其敏感性和特異性均相對(duì)較低，并不適用于胰腺癌篩查，其主要用于監(jiān)測(cè)進(jìn)展和治療反應(yīng)。到目前為止，研究發(fā)現(xiàn)，外泌體可作為胰腺癌新的標(biāo)志物發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，是因?yàn)槠浜性技?xì)胞的特定分子，并且在各種生物液體中顯示出穩(wěn)定性和豐富性，這可能是導(dǎo)致其診斷的更高靈敏度和特異性的原因。外泌體的組成包括多數(shù)癌細(xì)胞相關(guān)的標(biāo)志物，包括蛋白質(zhì)、mRNAs、miRNAs和DNA。蛋白質(zhì)和miRNAs是目前研究的熱點(diǎn)。

研究證實(shí)，胰腺癌患者血清外泌體中miR-17-5p和miR-21的含量要高于正常對(duì)照，其中miR-17-5p的表達(dá)與胰腺癌轉(zhuǎn)移和分期相關(guān)，提示miR-17-5p是不可切除胰腺癌的潛在生物標(biāo)志物[17]。在miR-550和miR-10b研究中亦有類似的結(jié)果，研究顯示，它們?cè)谝认侔┗颊哐獫{和胰腺癌細(xì)胞系的條件培養(yǎng)基中分離的外泌體中水平升高，這表明它們可作為PC診斷的早期生物標(biāo)志物[18，19]。

除miRNAs外，外泌體蛋白在診斷中亦發(fā)揮重要作用。細(xì)胞表面蛋白—多糖磷脂酰肌醇聚糖-1(GPC1)在腫瘤細(xì)胞來(lái)源的外泌體中高表達(dá)。與對(duì)照組相比，胰腺癌患者(包括原位癌，Ⅰ～Ⅳ期)的GPC1陽(yáng)性循環(huán)外泌體顯著升高，表明其可能作為胰腺癌分期的生物標(biāo)志物，并有助于胰腺癌與良性胰腺疾病和健康人的區(qū)分，而血清中CA19-9的水平不能區(qū)分胰腺癌和胰腺良性疾病[20]。此外，GPC1陽(yáng)性循環(huán)外泌體水平反映了腫瘤負(fù)擔(dān)和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，其數(shù)量的減少與患者生存率的提高有關(guān)[21]。行腫瘤切除術(shù)后的胰腺癌患者體內(nèi)GPC1陽(yáng)性循環(huán)外泌體含量顯著下降。此外，在胰腺癌小鼠肝轉(zhuǎn)移模型血漿外泌體中的MIF蛋白的高表達(dá)，提示MIF可能作為早期診斷和預(yù)測(cè)肝轉(zhuǎn)移的生物標(biāo)志物[9]。細(xì)胞骨架相關(guān)蛋白4(CKAP4)定位于脂膜，隨胰腺癌細(xì)胞的外泌體一起釋放，分泌性蛋白DKK1和CKAP4在胰腺導(dǎo)管腺癌(PDAC)中同時(shí)表達(dá)與患者預(yù)后不良相關(guān)，CKAP4可能代表胰腺癌治療的生物標(biāo)志物和分子靶標(biāo)[22]。

在外泌體作為生物標(biāo)志物應(yīng)用于臨床之前，還存在部分有待克服的障礙，如分離時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，腫瘤細(xì)胞源外泌體與正常細(xì)胞源外泌體分離的特異性標(biāo)志物缺乏，以及對(duì)大量臨床樣本缺乏敏感系統(tǒng)。其具體作用和機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。

4 外泌體在胰腺癌治療中的作用

越來(lái)越多的研究證實(shí)，外泌體與腫瘤耐藥密切相關(guān)。當(dāng)與吉西他濱孵育時(shí)，PC細(xì)胞上調(diào)miR-155的表達(dá)并通過(guò)外泌體轉(zhuǎn)移到其他PC細(xì)胞。miR-155通過(guò)抗凋亡途徑和抑制關(guān)鍵的吉西他濱代謝酶(dCK)參與胰腺癌細(xì)胞間的耐藥。而miR-155的過(guò)度表達(dá)會(huì)上調(diào)外泌體的合成和分泌，從而形成了一個(gè)調(diào)節(jié)吉西他濱抗性的陽(yáng)性環(huán)[23]。在腫瘤微環(huán)境中，miR-21亦可通過(guò)外泌體的傳遞進(jìn)入癌細(xì)胞，通過(guò)激活磷酸肌醇3激酶(PI3K)/Akt信號(hào)通路或結(jié)合凋亡肽酶激活因子1(APAF1)誘導(dǎo)化療耐藥[24]。另外,外泌體攜帶的某些蛋白亦可引起腫瘤的化療耐藥。外泌體通過(guò)提高超氧化物歧化酶2(SOD2)和CAT(活性氧解毒酶)的表達(dá)從而賦予PC細(xì)胞抗藥性[25]。綜上所述，PC細(xì)胞或其他細(xì)胞類型的外泌體通過(guò)調(diào)節(jié)RNA、蛋白質(zhì)、相關(guān)基因和信號(hào)途徑產(chǎn)生抗藥性。

依據(jù)外泌體在腫瘤發(fā)展的行為和其本身的特性，可作為各種治療和診斷應(yīng)用的新型工具，如抗腫瘤治療、病原體疫苗接種、免疫調(diào)節(jié)和再生療法以及藥物輸送等 ，能成為胰腺癌的重要治療靶點(diǎn)。外泌體攜帶多種生物物質(zhì)，并能被受體細(xì)胞所接受，這表明它們可能是一種理想的藥物傳遞工具。與合成的納米藥物傳遞系統(tǒng)不同，外泌體具有跨膜或膜錨定蛋白以增強(qiáng)內(nèi)吞的作用，進(jìn)而促進(jìn)其攜帶的分子信息傳遞[26]。有研究證明，載入紫杉醇的間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞分泌的外泌體顯著抑制CFPAC-1胰腺細(xì)胞系的增殖[27]。除常用的化療藥物外，外泌體還可將RNA和蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到受體細(xì)胞中。根據(jù)最新研究證實(shí)，KRASG12D的外泌體(PC中的一種常見(jiàn)突變)可傳遞siRNA抑制小鼠模型中的癌癥，顯著提高了總生存率[28]。類似地，攜帶survivin T34A突變體(survivin阻滯劑)的外泌體傳遞到MIAPaCa-2細(xì)胞系增加了PC細(xì)胞對(duì)吉西他濱的敏感性[29]。

如上所述，外泌體在PC化療耐藥中起關(guān)鍵作用。因此，阻斷特定細(xì)胞類型或腫瘤細(xì)胞分泌外泌體的策略可能是PC的一種潛在治療方法。暴露于吉西他濱的CAFs轉(zhuǎn)移的PC細(xì)胞的抗藥性會(huì)被外泌體釋放抑制劑GW4869消除，顯著降低PC細(xì)胞的存活率[5]。miR-155誘導(dǎo)的吉西他濱耐藥性在siRAB27B轉(zhuǎn)染PC細(xì)胞后通過(guò)減少外泌體數(shù)量而得到改善[23]。除抑制外泌體分泌外，抑制外泌體攝取是PC治療的另一策略。REG3β是一種由正常胰腺組織釋放并與外泌體表面結(jié)合的凝集素，它在體內(nèi)外可以阻止腫瘤細(xì)胞對(duì)外泌體的攝取，并抑制癌細(xì)胞的遷移和代謝變化。上述研究表明，外泌體可能是PC治療的潛在靶點(diǎn)。

綜上所述，外泌體在細(xì)胞信息交換的傳遞中發(fā)揮關(guān)鍵作用，在調(diào)節(jié)PC進(jìn)展、化療耐藥、診斷和治療等方面具有多種作用。其作用機(jī)制有待進(jìn)一步探討。外泌體作為潛在的標(biāo)志物有很多優(yōu)勢(shì)，它便于無(wú)創(chuàng)獲取，存在于各種體液；分子小，可通過(guò)血腦屏障，雙層膜結(jié)構(gòu)保護(hù)其內(nèi)部信息的完整；若作為藥物載體亦可保護(hù)藥物到達(dá)靶細(xì)胞前不被分解等。外泌體相關(guān)的生物標(biāo)志物在診斷PC和判斷患者預(yù)后方面有廣闊的應(yīng)用前景。