外泌體在前列腺癌診斷及治療中的研究進(jìn)展

馬麗明，宮麗娜，李 艷

1. 天津市靜海區(qū)醫(yī)院檢驗(yàn)科（天津 301600）

2. 四川大學(xué)華西醫(yī)院泌尿外科研究所（成都 610041）

在全部惡性腫瘤疾病中，前列腺癌（prostate cancer，PCa）的占比相對(duì)較高，近年受各種因素影響，PCa的發(fā)病率呈遞增趨勢(shì)，嚴(yán)重威脅人們的身體健康及生命安全[1]。在早期的臨床診斷中，主要采用血清前列腺特異性抗原檢測(cè)以及直腸指診對(duì)PCa患者進(jìn)行篩查，其病理組織活檢仍是檢測(cè)的金標(biāo)準(zhǔn)[2]。但病理組織活檢屬于侵入性操作，患者術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率較高，加之目前前列腺特異性抗原檢測(cè)、腫瘤分期等難以對(duì)治療方案進(jìn)行有效指導(dǎo)，因此，臨床中急需一種非侵入性且特異性與靈敏性均較高的生物標(biāo)志物用以對(duì)PCa患者的診斷與治療[3]。外泌體是主要經(jīng)由細(xì)胞自主分泌的一種細(xì)胞外囊泡，在腫瘤的發(fā)生、轉(zhuǎn)移、免疫調(diào)節(jié)及血管生成等方面均有參與，其在PCa診斷治療及預(yù)后等方面具有巨大的應(yīng)用前景[4]。本文主要針對(duì)外泌體的生物學(xué)特性以及在PCa診療中的作用綜述。

1 外泌體

1.1 外泌體的形成

機(jī)體內(nèi)多種細(xì)胞無(wú)論是處于正常狀態(tài)還是病理狀態(tài)，均會(huì)分泌直徑在30～100 nm的微小囊泡，即外泌體。其能在激活因子激活或細(xì)胞自發(fā)條件下產(chǎn)生及釋放，進(jìn)而以逆出芽的方式形成，再經(jīng)由胞吐功能釋放到周圍環(huán)境中，在分泌細(xì)胞周邊分布。在機(jī)體的乳汁、尿液、唾液、血液、腹水以及腦脊液中均可檢測(cè)到外泌體存在[5]。

1.2 外泌體的組成及功能

外泌體主要包含大量的特異性蛋白、脂質(zhì)以及核酸等物質(zhì)。蛋白質(zhì)是外泌體的主要成分，可分為細(xì)胞相對(duì)特異性蛋白質(zhì)與普通蛋白質(zhì)兩種。前者功能主要包括誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、刺激免疫細(xì)胞活化以及腫瘤免疫逃逸的有效協(xié)調(diào)等；后者則主要包括細(xì)胞融合與轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)蛋白、代謝酶類、細(xì)胞溶質(zhì)蛋白以及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白等。

近年研究顯示，外泌體包含核酸，統(tǒng)稱為eRNA，主要包含miRNA以及mRNA等。外泌體對(duì)細(xì)胞外的eRNA有保護(hù)作用，同時(shí)還可作為有效的載體將其轉(zhuǎn)運(yùn)至特定的靶細(xì)胞，在細(xì)胞功能與腫瘤微環(huán)境中進(jìn)行有效調(diào)控，對(duì)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)移具有重要的影響[6-7]。來(lái)源不同的外泌體其成分也存在一定差異，對(duì)有關(guān)研究結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)有4 563種蛋白質(zhì)、1 639種mRNA和764種miRNAs，經(jīng)由外泌體向細(xì)胞外轉(zhuǎn)運(yùn)，并在機(jī)體的多種生理及病理過(guò)程中均有參與[8]。來(lái)源于腫瘤的外泌體其RNA含量相對(duì)較高，并能夠在腫瘤自身的遺傳信息傳遞過(guò)程中發(fā)揮其功能。而來(lái)源于免疫細(xì)胞的外泌體其RNA含量則相對(duì)較低，其功能主要在免疫共刺激以及抗原遞呈中得到充分發(fā)揮。

1.3 外泌體與腫瘤

外泌體通過(guò)攜帶核酸、脂質(zhì)以及特異性蛋白等參與血管生成、免疫應(yīng)答以及細(xì)胞間通訊等過(guò)程，從而進(jìn)一步影響腫瘤微環(huán)境。具體為：①加速血管生成。來(lái)源于腫瘤的外泌體能夠?qū)δ[瘤微環(huán)境中的血管內(nèi)皮生成因子、纖維母細(xì)胞生長(zhǎng)因子等物質(zhì)進(jìn)行有效作用，從而加速血管生成，并利于腫瘤細(xì)胞存活。此外，外泌體中還包含其他的促血管生成物質(zhì)，能加速腫瘤血管生成。②有效參與機(jī)體免疫反應(yīng)。來(lái)源于腫瘤細(xì)胞的外泌體的免疫活性對(duì)腫瘤免疫應(yīng)答具有較好的促進(jìn)功能，但同時(shí)外泌體也能夠借助抑制抗腫瘤的免疫應(yīng)答幫助腫瘤細(xì)胞免疫逃逸，因此，屬于一個(gè)較為復(fù)雜且動(dòng)態(tài)的變化過(guò)程。③有效調(diào)節(jié)細(xì)胞間通訊。外泌體主要是借助細(xì)胞間通訊轉(zhuǎn)運(yùn)癌基因與蛋白質(zhì)，加速腫瘤的發(fā)生及發(fā)展，并在腫瘤生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移以及耐藥過(guò)程中發(fā)揮作用。

2 外泌體與前列腺癌

2.1 外泌體與前列腺癌生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移以及侵襲

腫瘤微環(huán)境與PCa的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，在腫瘤細(xì)胞與其微環(huán)境中腫瘤外泌體均能發(fā)揮其功能，包括參與腫瘤血管生成與機(jī)體免疫反應(yīng)，并能在缺氧的情況下經(jīng)由不同機(jī)制對(duì)腫瘤微環(huán)境產(chǎn)生調(diào)控作用，進(jìn)而加速腫瘤的生長(zhǎng)及轉(zhuǎn)移[9]。相關(guān)報(bào)道顯示，與PCa相關(guān)的成纖維細(xì)胞來(lái)源的外泌體（cancer-associated fibroblasts derived exosomes，CDEs）經(jīng)由PCa細(xì)胞攝入后能進(jìn)行代謝機(jī)制的重新編碼，對(duì)線粒體氧化磷酸化進(jìn)行抑制的同時(shí)能促使糖酵解與谷氨酰胺依賴性的還原性羧化顯著增加[10]。另外，CDEs能有效攜帶脂質(zhì)、氨基酸及三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物，使PCa細(xì)胞能在缺乏營(yíng)養(yǎng)的情況下仍能有效生長(zhǎng)[11]。此外，研究表明，PCa來(lái)源的外泌體能有效抑制對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞成脂分化情況，使其向α-平滑肌動(dòng)蛋白陽(yáng)性的成肌纖維細(xì)胞進(jìn)行有效分化，加速腫瘤生長(zhǎng)及血管生成[12]。腫瘤轉(zhuǎn)移大多是導(dǎo)致患者死亡的重要原因，欽倫秀等研究顯示，PCa來(lái)源的外泌體在轉(zhuǎn)移病灶中呈高表達(dá)，說(shuō)明外泌體與PCa轉(zhuǎn)移具有緊密聯(lián)系[13]。另外，破骨細(xì)胞能攝取來(lái)源于PCa的外泌體，并抑制前體細(xì)胞增殖，使多核破骨細(xì)胞的成熟度明顯降低，進(jìn)而對(duì)破骨細(xì)胞與成骨細(xì)胞之間量平衡造成破壞，導(dǎo)致骨質(zhì)量增加并引發(fā)成骨性轉(zhuǎn)移。

2.2 外泌體與前列腺癌的早期診斷

PCa的早期診斷與治療對(duì)改善患者預(yù)后、提高其遠(yuǎn)期生存率具有積極的促進(jìn)作用。外泌體在腫瘤早期診斷中具有以下優(yōu)點(diǎn)：①機(jī)體內(nèi)大多數(shù)細(xì)胞均能產(chǎn)生并分泌外泌體，可對(duì)患者的唾液、血液、尿液以及腹水等進(jìn)行相關(guān)外泌體的檢測(cè)，有效保證檢測(cè)的無(wú)創(chuàng)性[14]。②來(lái)源于腫瘤的外泌體對(duì)腫瘤含有的核酸、相關(guān)蛋白等內(nèi)容物具有較好的保護(hù)功能，使其免受外界核酸酶及蛋白酶等的降解，對(duì)上述外泌體內(nèi)容物進(jìn)行分離，可對(duì)腫瘤發(fā)生進(jìn)行較好提示，其敏感性較高[15]。③外泌體膜上具有相對(duì)較多的特異性標(biāo)志物能對(duì)細(xì)胞來(lái)源進(jìn)行準(zhǔn)確反映，提升腫瘤外泌體檢測(cè)的特異性。Lin等研究顯示，經(jīng)尿液提取的miR-19b可有效區(qū)分健康者與PCa患者[16]。對(duì)PCa患者尿液以及血液中的外泌體進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，與健康者相比，PCa患者有17種miRNA在表達(dá)方面存在較大差異，另外，與經(jīng)典的PCa抗原3相比，尿液外泌體中的miR-574-3p及miR-107的診斷效率相對(duì)較高[17]。核酸和蛋白是外泌體中主要的檢測(cè)對(duì)象，其中核酸檢測(cè)主要包含miR-375、PCa抗原3以及miR-107等，上述指標(biāo)在PCa患者外泌體內(nèi)均顯著升高；而蛋白則主要是表面受體與跨膜蛋白，例如XPO1、SFN以及GDF15等，上述指標(biāo)均可作為蛋白層面PCa分子的有效標(biāo)志物。采用分辨熒光免疫分析儀對(duì)健康者與PCa患者進(jìn)行外泌體檢測(cè)，結(jié)果顯示與健康者相比，PCa患者外泌體中的CD63+、CD9+均呈顯著增高趨勢(shì)[18-19]。對(duì)上述標(biāo)志物檢測(cè)有助于PCa患者的早期診斷，尤其是采取多種標(biāo)志物聯(lián)合檢測(cè)的方法，能更加提升診斷的準(zhǔn)確性，有助于治療方案的針對(duì)性實(shí)施。

2.3 外泌體與前列腺癌的治療

外泌體在PCa治療中的作用不容忽視。外泌體是進(jìn)行蛋白質(zhì)及遺傳物質(zhì)運(yùn)輸?shù)奶烊患{米結(jié)構(gòu)體，在突破生物屏障的同時(shí)其免疫原性相對(duì)較低，使其具備獨(dú)特的生物學(xué)優(yōu)勢(shì)可用于藥物裝載[20]。研究表明，受體細(xì)胞經(jīng)由內(nèi)吞功能可將帶有抗癌藥物的紫杉醇PCa源性外泌體攝入其中，并借助PCa衍生的外泌體進(jìn)一步增強(qiáng)紫杉醇細(xì)胞毒性，且外泌體表面蛋白不會(huì)對(duì)藥物遞送產(chǎn)生不利影響，進(jìn)一步說(shuō)明在靶向治療藥物載體方面外泌體潛力巨大。但是外泌體也會(huì)促進(jìn)細(xì)胞活力的顯著增加，因此，若將其應(yīng)用于臨床還需通過(guò)進(jìn)一步的研究證實(shí)[21-22]。此外，在腫瘤免疫治療方面外泌體也具有較為廣闊的應(yīng)用前景，經(jīng)由自體免疫細(xì)胞分泌的外泌體對(duì)腫瘤抗原的提升效果已被證實(shí)，并能夠通過(guò)與CD4+T以及CD8+T細(xì)胞等相互作用而對(duì)體內(nèi)抗腫瘤免疫反應(yīng)進(jìn)行觸發(fā)[23]。Dall'Era等針對(duì)腎細(xì)胞癌構(gòu)建了哺乳動(dòng)物共表達(dá)的一種質(zhì)粒，同時(shí)發(fā)現(xiàn)將其摻入外泌體內(nèi)能夠促使抗腫瘤效果及免疫原性得到顯著加強(qiáng)[24]。由此可見(jiàn)，基于外泌體的腫瘤疫苗有望成為治療腎細(xì)胞癌患者的新方法，同時(shí)也為PCa患者在免疫方面的治療提供新思路[25]。此外，采用化學(xué)療法及電離輻射均能對(duì)外泌體表達(dá)情況進(jìn)行有效調(diào)節(jié)、對(duì)外泌體表達(dá)差異進(jìn)行有效分析，可用于對(duì)腫瘤患者化療及放療效果的監(jiān)測(cè)[26]。近年有學(xué)者提出了放射性外泌體的概念，即采用核醫(yī)學(xué)及輻射等技術(shù)對(duì)外泌體分布情況進(jìn)行研究，有望使PCa患者在治療期間的反應(yīng)實(shí)現(xiàn)可視化，為臨床醫(yī)師提供科學(xué)、有效的參考依據(jù)。

2.4 外泌體與前列腺癌患者的預(yù)后

外泌體與PCa的侵襲、轉(zhuǎn)移等情況密切相關(guān)，因此，準(zhǔn)確了解PCa外泌體對(duì)于腫瘤生物行為的作用，對(duì)判定患者治療效果及預(yù)后情況均具有重要意義。研究顯示，與非轉(zhuǎn)移性PCa以及良性前列腺增生患者相比，轉(zhuǎn)移性PCa患者尿液外泌體中的ITGA3及ITGB1均相對(duì)較低，說(shuō)明上述指標(biāo)可有效判斷患者的治療效果[27-28]。最新研究顯示，外泌體miR-1246能顯著降低波形蛋白活性，從而有效抑制PCa細(xì)胞增殖、侵襲以及轉(zhuǎn)移情況[29]。同時(shí)，與良性前列腺增生患者相比，在具有侵襲性的PCa患者中miR-1246指標(biāo)顯著降低，因此，可將miR-1246用以對(duì)PCa患者預(yù)后不良情況的評(píng)估[30]。另外，值得注意的是，外泌體在釋放期間腺管的Rab27A、VPS36以及Rab27B等在晚期轉(zhuǎn)移性PCa患者中均存在低表達(dá)情況，而Rab27B以及Rab27A表達(dá)的抑制情況使得外泌體產(chǎn)出量顯著降低，上述情況對(duì)于標(biāo)志物的敏感性以及進(jìn)行微量外泌體分離等均提出了相對(duì)較高的要求。

3 結(jié)語(yǔ)

外泌體的組成復(fù)雜多樣，廣泛分布于人體全身各器官及組織中，對(duì)生命活動(dòng)的發(fā)生發(fā)展具有重要的作用，尤其是在癌癥發(fā)生發(fā)展中，其作用已得到多方面證實(shí)，但目前有關(guān)外泌體與PCa的研究尚處于起步階段。值得注意的是外泌體不具備器官與疾病的特異性，將其作為PCa的腫瘤標(biāo)志物，仍存在幾個(gè)問(wèn)題尚需解決。首先，迫切需要一種對(duì)外泌體進(jìn)行提純、分離及鑒定的有效方法，在提升外泌體純精度的同時(shí)減少繁雜步驟，促進(jìn)對(duì)外泌體研究的推廣。其次，外泌體的來(lái)源較為廣泛，在人體的全血、血清、精液以及尿液中均可檢出，但不同體液其外泌體成分及含量也存在明顯差異，使得在標(biāo)本留取及保存等方面存在較多問(wèn)題。再次，目前關(guān)于外泌體對(duì)PCa診斷及預(yù)后的研究相對(duì)較少，需借助更多臨床研究加以證實(shí)。

綜上所述，在PCa中經(jīng)由PCa細(xì)胞分泌的外泌體能夠在細(xì)胞間傳遞miRNA及蛋白質(zhì)等成分，對(duì)腫瘤微環(huán)境進(jìn)行有效調(diào)節(jié)的同時(shí)能夠加速PCa細(xì)胞的生長(zhǎng)以及轉(zhuǎn)移。通過(guò)對(duì)外泌體進(jìn)行研究有效拓寬了對(duì)PCa患者的診斷與治療思路，并可將其作為對(duì)PCa患者進(jìn)行病情評(píng)估與判定的新型腫瘤生物學(xué)標(biāo)志物，但在目前的臨床研究中，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)化、高通量外泌體的分離方法仍處于探索階段，使其在臨床應(yīng)用中存在限制性。因此，未來(lái)應(yīng)加大外泌體在藥物載體、腫瘤疫苗、免疫治療等方面的研究。