外泌體在腫瘤診療中的研究進(jìn)展

管明秀，張文成，李錚，劉乃波，委奧運(yùn)，張霞

（天津醫(yī)科大學(xué)寶坻臨床學(xué)院1.檢驗(yàn)科，2.腫瘤科，3.心內(nèi)科，天津301800）

外泌體最初是JOHNSTONE 等[1]于1987年在綿羊網(wǎng)織紅細(xì)胞中分離出的囊泡，這種囊泡具有網(wǎng)織紅細(xì)胞胞膜特征，當(dāng)時(shí)只認(rèn)為它是紅細(xì)胞成熟的“廢棄物”。隨著對(duì)囊泡的深入研究，已經(jīng)證實(shí)了該囊泡是細(xì)胞通過(guò)胞吐形式分泌的胞外囊膜，它是起源于細(xì)胞內(nèi)吞系統(tǒng)中的多囊泡內(nèi)體，通過(guò)出芽、內(nèi)陷、多泡體形成和分泌4 個(gè)過(guò)程形成的一種具有雙層磷脂膜結(jié)構(gòu)的小泡，形態(tài)呈球形、扁形或杯狀小體，直徑為30～150 nm[2-3]。

近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，外泌體在人體體液中都有分布，包括血液、尿液、唾液、胸腹水、腦脊液、膽汁、乳汁、淚液及精液等，不同組織來(lái)源的外泌體攜帶的核酸、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)也不盡相同[4-7]。外泌體通過(guò)攜帶的核酸、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等成分在細(xì)胞間傳遞信息并發(fā)揮作用[8-10]，外泌體的來(lái)源不同，其對(duì)疾病的發(fā)生、發(fā)展的影響也不同[11]。

腫瘤是一組嚴(yán)重威脅人類(lèi)生命和健康的疾病。由于腫瘤發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，早期診斷困難，病程進(jìn)展快。多項(xiàng)研究證實(shí)，外泌體在腫瘤發(fā)生及發(fā)展、侵襲轉(zhuǎn)移和免疫逃逸過(guò)程中起著很重要的作用[12-13]。它不僅可以作為腫瘤診斷的生物標(biāo)志物，還可以作為腫瘤治療的靶點(diǎn)[7]。本文總結(jié)了外泌體作為腫瘤生物標(biāo)志物以及治療靶點(diǎn)的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展。

1 外泌體在乳腺癌中的研究進(jìn)展

乳腺癌是女性最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，也是女性死于惡性腫瘤的第二大原因[14]。中國(guó)女性乳腺癌的發(fā)病率呈逐年上升趨勢(shì)，而且趨于年輕化[15]。乳腺癌的早期診斷和早期治療可以有效地控制乳腺癌惡化，提高患者的生存率，改善預(yù)后。ZOU等[16]研究發(fā)現(xiàn)微RNA（microRNA, miRNA）在乳腺癌發(fā)生、發(fā)展中均有特異性表達(dá)，LI 等[17]研究證實(shí)了人乳腺癌外泌體高度分泌miR-1246，較比正常乳腺癌組織明顯升高。且轉(zhuǎn)移性乳腺癌MDA-MB-231 細(xì)胞分泌的外泌體中miR-1246 的表達(dá)量較非轉(zhuǎn)移性乳腺癌細(xì)胞也有顯著升高。吳瑛等[18]研究也證實(shí)了外周血中miR-1246 檢測(cè)有助于乳腺癌的早期診斷，可以作為乳腺癌的生物標(biāo)志物，為乳腺腺癌的個(gè)體化檢測(cè)和靶向治療提供了新方向。MOON等[19]等研究證實(shí)乳腺癌外泌體能分泌特異性的蛋白纖維連接蛋白，該蛋白也可以作為早期診斷乳腺癌的循環(huán)標(biāo)志物。

三陰性乳腺癌（TNBC）惡性程度很高，以侵襲性的臨床表現(xiàn)為特征，TNBC 較其他類(lèi)型乳腺癌更具侵襲力，其生存率較差[20]。TNBC 從乳腺癌的傳統(tǒng)治療方法中獲益有限，預(yù)后差。OHNO 等[21]研究發(fā)現(xiàn)外泌體介導(dǎo)的抑癌基因Let-7a可以傳輸?shù)奖磉_(dá)表皮生長(zhǎng)因子受體的乳腺癌細(xì)胞中，通過(guò)作用于MYC基因3’UTR 區(qū)使該基因沉默，從而抑制MDA-MB-231 細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲。該研究為T(mén)NBC 的治療提供了新的思路。王冰等[22]研究發(fā)現(xiàn)TNBC 的MDA-MB-231 耐藥細(xì)胞外泌體中表達(dá)蛋白CD9、蛋白CD63 和蛋白TSG101 可以提高敏感細(xì)胞的耐藥指數(shù)，該項(xiàng)研究為T(mén)NBC 的耐藥機(jī)制提供了治療對(duì)策。

2 外泌體在肝癌中的研究進(jìn)展

肝癌是病死率較高的惡性腫瘤，全球每年新發(fā)病例數(shù)約為78 萬(wàn)，死亡數(shù)約為75 萬(wàn)。中國(guó)是全球肝癌發(fā)病率最高的國(guó)家，新發(fā)患者數(shù)及死亡患者數(shù)均接近全球發(fā)病患者的50%[23]。肝癌的隱匿性強(qiáng)，大多數(shù)肝癌患者發(fā)現(xiàn)時(shí)已經(jīng)處于中晚期階段，而且目前主要的治療方案以化學(xué)治療（以下簡(jiǎn)稱(chēng)化療）為主，預(yù)后不理想?，F(xiàn)階段對(duì)于肝癌早期診斷的生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)的研究越來(lái)越受到學(xué)者們的關(guān)注。KOENIG 等[24]研究證實(shí)肝癌患者的血清外泌體中高表達(dá)miR-21，而且miR-21的表達(dá)量與肝癌的分期呈正相關(guān)。XU 等[25]研究證明miR-21的表達(dá)量越高，患者的預(yù)后就越差，生存率就越低。SOHN 等[26]發(fā)現(xiàn)肝癌患者血清外泌體中高表達(dá)miR-221，明顯高于慢性乙型肝炎組和肝硬化組，而且與肝癌的大小以及患者的預(yù)后相關(guān)。通過(guò)對(duì)以上研究的分析總結(jié)，miR-21 和miR-221 有望成為肝癌早期診斷的生物標(biāo)志物。MONTALBANO等[27]研究表明外泌體蛋白磷脂酰肌醇蛋白聚糖-3（GPC3）在肝癌細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，而在正常肝細(xì)胞和肝硬化組織中不表達(dá)，所以GPC3 未來(lái)可能作為肝癌診斷的特異性標(biāo)志物。

miR-122 是目前研究較多的與肝癌相關(guān)的外泌體miRNA，它在正常肝組織中豐度最高，約占肝組織miRNA 的50%[28]。有研究證實(shí)，miR-122 在肝癌組織中表達(dá)量明顯降低，且在肝癌患者血清外泌體中的表達(dá)量也顯著下降[26,29]。LOU 等[30]研究證實(shí)，將miR-122 轉(zhuǎn)染到脂肪組織來(lái)源的間充質(zhì)干細(xì)胞中，待其產(chǎn)生大量富含miR-122 的外泌體后，將外泌體運(yùn)載到肝癌細(xì)胞中，能提高肝癌細(xì)胞對(duì)化療的敏感性。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于今后肝癌的治療提供了新的思路。鑒于GPC3 在肝癌細(xì)胞外泌體分泌的特異性，也表明了GPC3 有望成為肝癌的治療靶點(diǎn)[27]。

3 外泌體在胰腺癌中的研究進(jìn)展

胰腺癌是全球最致命的癌癥之一，由于胰腺癌具有隱匿性，臨床上缺乏特異性的早期診斷指標(biāo)和臨床表現(xiàn)，大多數(shù)確診患者已經(jīng)處于晚期階段[31]。胰腺癌病情發(fā)展迅速，容易發(fā)生早期轉(zhuǎn)移，目前常規(guī)化療效果不佳[32]。因此尋找胰腺癌早期診斷生物標(biāo)志物和治療方法是臨床醫(yī)學(xué)的一項(xiàng)具有突破進(jìn)展意義的研究。

任瀟凡等[33]研究證實(shí)胰腺癌患者血清外泌體中表達(dá)LncRNA CCAT1，而且該研究結(jié)果顯示外泌體中長(zhǎng)鏈非編碼RNA（long non-coding RNA, LncRNA）CCAT1 對(duì)胰腺癌診斷的敏感性為89.4%，特異性為87.9%，顯著高于CA19-9，提示LncRNA CCAT1 可能成為胰腺癌早期診斷指標(biāo)。MELO 等[34]研究表明胰腺癌細(xì)胞來(lái)源的外泌體（PEX）是胰腺癌發(fā)生、發(fā)展、侵襲、轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵因素之一。該研究還發(fā)現(xiàn)來(lái)自胰腺導(dǎo)管癌的患者外泌體中磷脂酰肌醇蛋白聚糖-1（GPC1）表達(dá)量較比正常對(duì)照組有顯著升高，而且胰腺癌的分期不同。GPC1 有望成為胰腺癌早期診斷的生物標(biāo)志物。

LAI 等[35]研究證實(shí)胰腺導(dǎo)管癌患者PEX 中高表達(dá)miR-10b、miR-21、miR-30c、miR-181a，低表達(dá)miR-let7a，而且升高的miRNA 在胰腺癌切除術(shù)后24 h 降至正常水平。該研究表明PEX 中的miR-10b、miR-21、miR-30c、miR-181a 可能成為胰腺癌早期診斷的指標(biāo)，具有可觀的前景；miR-let7a 未來(lái)有望成為胰腺癌治療的切入點(diǎn)，為胰腺癌的治療提供了新的研究方向。

4 外泌體在胃癌中的研究進(jìn)展

胃癌是起源于胃黏膜上皮的惡性腫瘤，可發(fā)生于胃的任何部位，我國(guó)是胃癌發(fā)病大國(guó)，好發(fā)于＞50 歲的中老年人，因其早期發(fā)現(xiàn)困難，極易誤診，患者預(yù)后差，生存期短[36-37]。即使采取根治性手術(shù)治療，仍然有很高的術(shù)后復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)[38]，給患者和家庭帶來(lái)很大的痛苦和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。因此對(duì)于胃癌的早期診斷以及靶向性治療研究成為亟待解決的熱點(diǎn)問(wèn)題。

LIN 等[39]研究發(fā)現(xiàn)胃癌患者血漿外泌體和胃癌細(xì)胞外泌體中均高度表達(dá)LncRNA UEGC1，而且該研究還發(fā)現(xiàn)血漿中分離出的LncRNA UEGC1 幾乎都存在與外泌體中，這樣就防止了其被核糖核酸酶降解。該研究用受試者工作特征（receiver operating characteristic, ROC）曲線評(píng)估血漿外泌體LncRNA UEGC1 對(duì)胃癌的預(yù)測(cè)能力，得到的曲線下面積（area under the curve, AUC）為0.8760，提示血漿外泌LncRNA UEGC1 在胃癌早期診斷中作為無(wú)創(chuàng)性生物標(biāo)志物具有開(kāi)發(fā)前景。ZHENG 等[40]研究表明載脂蛋白E（Apolipoprotein E, APOE）是腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞源性外泌體的特異性蛋白質(zhì)，APOE 可以激活磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3 kinase,PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B, PKB）的信號(hào)通路，從而促進(jìn)胃癌細(xì)胞的遷移。所以，APOE 可以作為胃癌發(fā)展的評(píng)估指標(biāo)。

眾所周知，肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子（hepatocyte growth factor, HGF）具有促進(jìn)腫瘤細(xì)胞和血管細(xì)胞生長(zhǎng)的作用。ZHANG 等[41]研究發(fā)現(xiàn)外泌體可以包裹HGF 小干擾RNA（small interfering RNA, siRNA），并將其轉(zhuǎn)運(yùn)到胃癌細(xì)胞中，從而抑制胃癌細(xì)胞的增殖和遷移。鑒于此，HGF siRNA 在胃癌的靶向治療中具有潛在的應(yīng)用前景。YOON 等[42]研究發(fā)現(xiàn)，胃癌患者血清外泌體分泌的胃動(dòng)蛋白1 水平顯著低于對(duì)照組，而且晚期胃癌患者血清外泌體中的胃動(dòng)蛋白1 的表達(dá)水平明顯低于早期胃癌患者。該研究提示胃動(dòng)蛋白1 可以作為胃癌治療的研究方向。

5 外泌體在結(jié)直腸癌中的研究進(jìn)展

結(jié)直腸癌（colorectal cancer, CRC）是來(lái)源于結(jié)腸或直腸黏膜上皮的惡性腫瘤。我國(guó)每年結(jié)直腸癌新發(fā)病例高達(dá)13～16 萬(wàn)人，在消化道腫瘤的發(fā)病率中僅次于胃癌，且好發(fā)于40～60 歲人群[43]。術(shù)后患者生活質(zhì)量明顯下降，而且大多數(shù)患者發(fā)現(xiàn)時(shí)多為中晚期，預(yù)后比較差[44]。CRC 癌潛伏期長(zhǎng)，早期癥狀不明顯，所以探索CRC 的早期診斷生物標(biāo)志物是治療CRC 的關(guān)鍵因素。

OGATA-KAWATA 等[45]研究發(fā)現(xiàn)，原發(fā)性早期CRC 患者血清外泌體中miRNA（miR-21、miR-23a、miR-150、miR-223、miR-1229、miR-1246 及l(fā)et-7a）的表達(dá)量顯著高于對(duì)照組，而且腫瘤切除術(shù)后，這些miRNA 表達(dá)量顯著下降。ZHANG 等[46]研究證實(shí)CRC 患者血漿外泌體高表達(dá)7 種miRNA，分別為：miR-103a-3p、miR-127-3p、miR-151-5p、miR-17-5p、miR-181a-5p、miR-18a-5p和miR-18b-5p；CRC 患者癌組織中高表達(dá)miR-103a-3p、miR-127-3p、miR-17-5p 和miR-18a-5p，顯著高表達(dá)miR-17-5p、miR-181a-5p、miR-18a-5p 和miR-18b-5p。 這些miRNA 有望成為CRC 無(wú)創(chuàng)性的早期診斷生物標(biāo)志物。

TRAN 等[47]研究發(fā)現(xiàn)外泌體可以作為一種新型抗癌藥物阿司匹林的載體，通過(guò)連接上皮細(xì)胞黏附分子（EPCAM）蛋白，進(jìn)一步提高了藥物對(duì)結(jié)腸癌細(xì)胞的主動(dòng)靶向性，同時(shí)降低了藥物本身對(duì)乳腺等細(xì)胞的毒性。未來(lái)利用外泌體載體將藥物導(dǎo)入結(jié)直腸癌細(xì)胞中，實(shí)施靶向治療，也是實(shí)現(xiàn)CRC 精準(zhǔn)治療的研究方向。吳杰[48]研究證實(shí)BRAF基因600 位突變（BRAFV600E）型結(jié)腸癌組蛋白H4和ACTB 釋放增加，可能會(huì)影響腫瘤微環(huán)境，進(jìn)而促進(jìn)癌癥進(jìn)展。該研究為H4 和ACTB 作為結(jié)腸癌治療的靶點(diǎn)提供依據(jù)。

6 外泌體在其他腫瘤中的研究進(jìn)展

吉進(jìn)[49]通過(guò)ROC 曲線評(píng)價(jià)外泌體mRNA 在前列腺癌早期診斷中的作用，發(fā)現(xiàn)聯(lián)合應(yīng)用外泌體基因MAX、IL-32 和PDGFA 對(duì)于前列腺癌診斷（PSA4-10 ng/ml）的AUC 為0.818，該研究證實(shí)外泌體基因MAX、IL-32 和PDGFA 可以作為前列腺癌早期診斷的生物標(biāo)志物。

LAN 等[50]用實(shí)時(shí)熒光定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的方法表明，腦膠質(zhì)瘤患者血清外泌體miR-301a 的表達(dá)水平顯著升高，而且原發(fā)性腦膠質(zhì)瘤患者手術(shù)切除瘤體后，血清外泌體miR-301a 的水平顯著下降，提示miR-301a 有望成為腦膠質(zhì)瘤的早期診斷及預(yù)后指標(biāo)。

GUO 等[51]研究發(fā)現(xiàn)黑色素瘤細(xì)胞分泌的外泌體中過(guò)表達(dá)鳥(niǎo)苷三磷酸酶RAB27A 蛋白，而且含有RAB27A 蛋白的外泌體能通過(guò)自分泌或旁分泌的方式增強(qiáng)靶細(xì)胞的轉(zhuǎn)移能力，這將為黑色素瘤疾病的診斷、治療和預(yù)后判斷提供依據(jù)。

NAKAMURA 等[52]等研究發(fā)現(xiàn)卵巢癌上皮細(xì)胞外泌體中含有豐富的細(xì)胞表面糖蛋白CD44，而且外泌體可以通過(guò)旁分泌的方式將CD44 輸送到人腹膜間皮細(xì)胞，并富集、內(nèi)化。高水平的CD44 能誘導(dǎo)腹膜間皮細(xì)胞表達(dá)基質(zhì)金屬蛋白酶9 并將其釋放，以清除間皮屏障，從而有利于癌細(xì)胞的侵襲。該研究提示CD44 的表達(dá)水平有望作為卵巢癌診斷及治療評(píng)估的指標(biāo)。

7 總結(jié)與展望

外泌體由于包含的內(nèi)容物具有顯著的組織特異性，這就為其能成為腫瘤早期診斷的生物標(biāo)志物提供了重要保障。現(xiàn)階段外泌體已然成為研究腫瘤發(fā)生、發(fā)展、遷移、侵襲、轉(zhuǎn)移以及治療的明星分子。有學(xué)者研究認(rèn)為，乏氧環(huán)境是腫瘤細(xì)胞增殖的有利條件之一[53]。有研究認(rèn)為乏氧可以顯著刺激外泌體分泌，從而誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生[54]。腫瘤細(xì)胞在發(fā)生發(fā)展過(guò)程中需要借助糖酵解途徑生成的能量來(lái)促進(jìn)自身生長(zhǎng)，這就是著名的Warburg 效應(yīng)。Warburg 效應(yīng)的提出，聯(lián)合乏氧環(huán)境對(duì)外泌體誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生發(fā)展的研究，筆者設(shè)想糖酵解途徑可能通過(guò)某些分子機(jī)制會(huì)影響外泌體的分泌和產(chǎn)生。這也為腫瘤的治療提供了一個(gè)新的研究思路。

外泌體還可以運(yùn)載與腫瘤血管生成、侵襲、轉(zhuǎn)移以及耐藥相關(guān)的蛋白質(zhì)和核酸等物質(zhì)，基于此，可以研究阻斷或抑制腫瘤細(xì)胞攝取外泌體，或者研究抑制外泌體生成，這也是未來(lái)外泌體應(yīng)用于腫瘤治療的一個(gè)研究方向。

雖然外泌體具有很多特異性的優(yōu)勢(shì)，但是也存在一些局限性。外泌體應(yīng)用于腫瘤早期診斷和治療的研究需要大樣本量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持，而且如何大量生產(chǎn)具有治療目的外泌體也是制約其臨床應(yīng)用的問(wèn)題之一。而且目前對(duì)于外泌體miRNA、LnkRNA 等的檢測(cè)方法還不成熟，這也是制約外泌體研究的問(wèn)題之一。未來(lái)還需要學(xué)者們不斷地探索，以滿(mǎn)足外泌體能應(yīng)用于臨床的需求。