外泌體在卵巢癌中的研究進展*

劉濤, 熊焱強

三峽大學附屬仁和醫(yī)院 1病理科, 2婦產(chǎn)科(湖北宜昌 443001)

卵巢癌(ovarian cancer)是女性生殖系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤之一，其發(fā)病隱匿，早期病變不易發(fā)現(xiàn)，而晚期病例缺乏有效的治療手段，故致死率居婦科腫瘤首位，5年總生存率僅約30%[1]。雖然近年來手術(shù)及輔助化療在一定程度上提高了卵巢癌患者的生存率，但是卵巢癌的化療耐藥及復(fù)發(fā)等問題都給臨床診療帶來巨大的挑戰(zhàn)。外泌體(exosomes)屬于細胞外囊泡的一種，其含有細胞特異的DNA、RNA 及蛋白質(zhì)等生物活性物質(zhì)，廣泛分布于各種體液中，在細胞間通訊、機體免疫及能量代謝等多種生理病理過程中發(fā)揮重要作用[2-3]。近來研究發(fā)現(xiàn)外泌體是腫瘤微環(huán)境中的重要組成成分，其在腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移、副腫瘤綜合征的發(fā)生及腫瘤的化療耐藥等過程中發(fā)揮著重要作用，被認為是惡性腫瘤生物治療的新靶點和早期診斷新的生物標志物[4]。本文將就外泌體與卵巢癌發(fā)生發(fā)展、侵襲轉(zhuǎn)移、化療耐藥、診斷及治療等方面的最新研究進展作一綜述，以期為卵巢癌的診斷和治療提供一些新的思路。

1 外泌體的生物學特性

外泌體是一種具有脂質(zhì)雙分子層的細胞外囊泡，直徑為30～100 nm，最早發(fā)現(xiàn)于體外培養(yǎng)的綿羊紅細胞上清液中，其內(nèi)包含有蛋白質(zhì)、脂質(zhì)及核酸(主要有RNA、miRNA和DNA片段)等多種生物活性物質(zhì)。外泌體含有大量的膜轉(zhuǎn)運蛋白、膜融合蛋白及熱休克蛋白，使其能夠介導細胞間的物質(zhì)交換和信息交流，從而廣泛參與血管再生、細胞遷移、免疫應(yīng)答及腫瘤的發(fā)生、發(fā)展，在機體的生理病理過程中發(fā)揮著重要作用[5]。包括內(nèi)皮細胞、間充質(zhì)細胞、各類免疫細胞及腫瘤細胞在內(nèi)的多種細胞均可分泌外泌體，且?guī)缀跛械捏w液中均可檢測到外泌體的存在。研究發(fā)現(xiàn)，外泌體能夠在腫瘤局部及遠處的微環(huán)境中運載與腫瘤進展相關(guān)的物質(zhì)，影響相應(yīng)信號通路，從而調(diào)節(jié)腫瘤的多種病理生理過程：包括局部浸潤、血管生成、重組微環(huán)境促進腫瘤進展、侵襲轉(zhuǎn)移和化療耐藥等[6-8]。

2 外泌體與卵巢癌的發(fā)生與發(fā)展

2.1 外泌體對卵巢癌細胞增殖的影響 原癌基因的激活及抑癌基因的沉默是腫瘤發(fā)生、發(fā)展的主要原因，腫瘤細胞與基質(zhì)細胞之間通過外泌體進行信息傳遞及物質(zhì)交換，可以改變腫瘤微環(huán)境，進而影響腫瘤細胞的增殖和凋亡。腫瘤細胞分泌的外泌體可促進特定的癌基因在細胞間轉(zhuǎn)移，并誘導腫瘤血管生成，促進腫瘤細胞的增殖。Rashed等[9]發(fā)現(xiàn)卵巢癌外泌體中的miR-940能直接靶向原癌基因酪氨酸蛋白激酶從而抑制卵巢癌細胞增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移，同時觸發(fā)G0/G1細胞周期，使細胞停滯在G0/G1期，誘導細胞凋亡。Reza等[10]研究發(fā)現(xiàn)人脂肪間充質(zhì)干細胞來源的外泌體所攜帶的miRNA可以抑制卵巢癌細胞增殖并阻滯細胞周期，其機制可能是通過上調(diào) BAX、CASP9及CASP3等促凋亡信號分子和下調(diào)抗凋亡蛋白Bcl-2的表達水平來促進卵巢癌細胞凋亡，從而抑制癌細胞生長和增殖。Yi等[11]收集卵巢癌細胞培養(yǎng)基中的外泌體后將其加入人靜脈內(nèi)皮細胞的培養(yǎng)液中，發(fā)現(xiàn)卵巢癌外泌體可以促進內(nèi)皮細胞的增殖和遷移，并可以誘導其形成管型。此外，在體內(nèi)實驗中卵巢癌外泌體也可以促進血管的生成，蛋白質(zhì)組分析認為是外泌體中的ATF2、MTA1、ROCK1/2等蛋白參與了血管的生成。卵巢癌轉(zhuǎn)移網(wǎng)膜后微環(huán)境中的腫瘤相關(guān)脂肪細胞和腫瘤相關(guān)成纖維細胞來源的外泌體中的miR-21呈高表達，其能夠直接與凋亡酶激活因子1(apoptotic protease activating factor-1, APAF1)結(jié)合來抑制卵巢癌細胞凋亡，促進腫瘤的發(fā)展[12]。Zong等[13]研究發(fā)現(xiàn)CircWHSC1在卵巢癌外泌體中表達升高，其可以通過吸附miR-145和miR-1182來上調(diào)下游靶基MUC1和hTERT的表達水平，從而促進卵巢癌細胞的增殖、遷移和侵襲，并抑制其凋亡。

2.2 外泌體與卵巢癌的侵襲轉(zhuǎn)移 腹膜轉(zhuǎn)移是卵巢癌重要的生物學行為之一，卵巢癌細胞來源的外泌體可影響其他細胞的功能，以支持腫瘤生存和促進轉(zhuǎn)移。腫瘤微環(huán)境中的成纖維細胞、間皮細胞、脂肪細胞和免疫細胞分泌的外泌體同樣也會影響癌細胞的侵襲轉(zhuǎn)移[14]。目前認為，腫瘤細胞與腫瘤微環(huán)境之間的外泌體幾乎參與了腹膜播散的每一步，外泌體相關(guān)成分在卵巢癌侵襲轉(zhuǎn)移過程的新近研究情況見表1。

表1 外泌體中生物分子在卵巢癌侵襲轉(zhuǎn)移中的作用

2.3 外泌體與卵巢癌細胞的免疫逃逸 外泌體中的某些成分可以誘導樹突狀細胞的凋亡、抑制T細胞及NK細胞的功能，從而促進腫瘤細胞的免疫逃逸。Malgorzata等[24]發(fā)現(xiàn)卵巢癌患者腹水和血漿中的外泌體內(nèi)含有精氨酸酶1 (arginase-1，ARG1)，其可以抑制CD4+和CD8+T細胞的增殖。而在小鼠卵巢癌模型中，含有ARG1的外泌體轉(zhuǎn)運到引流淋巴結(jié)后被樹突狀細胞吸收，可以抑制抗原特異性T細胞的增殖，分析發(fā)現(xiàn)小鼠卵巢癌細胞中ARG1表達與腫瘤進展呈正相關(guān)，而ARG1的抑制劑可以阻斷其對T細胞增殖的抑制。Kelleher等[25]研究發(fā)現(xiàn)卵巢癌患者腹水外泌體中的磷脂酰絲氨酸(phosphatidylserine，PS)可以直接抑制CD4+和CD8+T細胞的TCR信號通路，從而抑制T細胞的活性，而在加入PS抗體后則可以阻斷其對T細胞活性的抑制。研究發(fā)現(xiàn)，卵巢癌細胞外泌體高表達的miR-222-3p可通過SOCS3/STAT3途徑誘導巨噬細胞從M1型轉(zhuǎn)變?yōu)镸2型[26]，在低氧環(huán)境下卵巢癌細胞外泌體中的miR-940也可以引起巨噬細胞M2型極化[20]，而M2型巨噬細胞具有抑制免疫應(yīng)答、促進腫瘤生長與轉(zhuǎn)移的功能。

2.4 外泌體與卵巢癌的化療耐藥性 化療藥物耐藥是晚期卵巢癌患者治療失敗的主要原因之一，外泌體可能通過多種方式促進卵巢癌患者對化療藥物耐藥的發(fā)生和發(fā)展。在卵巢癌耐藥過程中，外泌體的內(nèi)容物及分泌量亦發(fā)生改變，其相關(guān)機制有：(1)外泌體可以作為攜帶化療藥物被腫瘤細胞細胞排出；(2)外泌體攜帶耐藥相關(guān)核酸及蛋白等內(nèi)容物引起腫瘤細胞的耐藥；(3)外泌體內(nèi)的某些成分可以中和抗體類藥物促進卵巢癌化療耐藥的發(fā)生和發(fā)展[27]。近期外泌體與卵巢癌耐藥機制的相關(guān)研究見表2。

表2 外泌體中生物分子在卵巢癌化療耐藥中的作用

3 外泌體在卵巢癌診療中的價值

3.1 外泌體對卵巢癌的診斷價值 目前臨床上對于卵巢癌的診斷主要依靠影像學及腫瘤標記物兩種，其中影像學主要有超聲、MRI、CT及PET等，以上影像學檢查均難以發(fā)現(xiàn)早期病變；而包括CA125和HE4在內(nèi)的卵巢癌常用標記物的特異度和敏感度也難以令人滿意。由于腫瘤外泌體可以穩(wěn)定存在于血液、尿液、乳液及胸腹腔積液等多種體液中，且其中存在較多差異性表達的蛋白及miRNA等物質(zhì)，被認為是腫瘤新的潛在標記物。Sewha等[33]應(yīng)用qRT-PCR分析了68例卵巢腫瘤患者血清中7種miRNAs的表達情況，發(fā)現(xiàn)卵巢癌患者血清中miR-93、miR-145和miR-200c的表達水平明顯高于良性組和交界性卵巢腫瘤組(P<0.05)。進一步分析了CA125、miR-145、miR-200c、miR-21和miR-93的受試者操作特征曲線下面積(AUC)分別為0.801、0.910、0.802、0.585和0.755。其中miR-145的敏感度為91.6%高于CA125，而miR-200c的特異度為90.0%高于CA125。因此作者認為血清miR-145有望成為卵巢癌診斷新的生物標志物。Maeda等[34]分析了58例卵巢癌患者血清外泌體中miR-34a的表達情況，發(fā)現(xiàn)早期卵巢癌患者血清外泌體中miR-34a水平明顯高于晚期患者(P<0.05)，有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的患者明顯低于無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的患者，而復(fù)發(fā)組的也明顯低于未復(fù)發(fā)組。分析發(fā)現(xiàn)卵巢癌患者血清外泌體中miR-34a與CA125之間無相關(guān)性，認為miR-34a可以作為卵巢癌診斷及預(yù)后評估的獨立生物標記物。Su等[35]應(yīng)用qRT-PCR等技術(shù)分析了50例卵巢癌患者、50例卵巢良性病變患者及50例健康著血清外泌體中6種miRNAs的表達情況，發(fā)現(xiàn)在卵巢癌患者血清外泌體中miR-1307和miR-375均顯著上調(diào)，明顯高于卵巢良性病變組及健康對照組(P<0.001)。分析發(fā)現(xiàn)miR-1307和miR-375的AUC分別是0.694及0.788，均低于CA125的0.906和HE4的0.82，但是CA125或HE4聯(lián)合這兩種miRNA后對卵巢癌診斷的準確性可以得到提升，AUC分別為0.977和0.874。且作者結(jié)合臨床資料分析發(fā)現(xiàn)miR-1307與卵巢癌腫瘤分期相關(guān)，miR-375則與卵巢癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)。Yoshimura等[21]的研究中發(fā)現(xiàn)miR-99a-5p對卵巢癌診斷的敏感度和特異度分別為0.85和0.75，AUC為0.88，而手術(shù)切除腫瘤病灶后，miR-99a-5p的表達水平顯著下降，因此作者認為miR-99a-5p可以作為卵巢癌診斷和術(shù)后評估的潛在標志物。

3.2 外泌體在卵巢癌治療中的意義 外泌體具有直徑小、生物屏障穿透性好、低毒性及低免疫原性等優(yōu)點，又具備與細胞膜相似的磷脂雙分子層，因此被認為是良好的藥物載體。Liu等[36]利用外泌體加載雷公藤后發(fā)現(xiàn)，其對卵巢癌細胞增殖以及腫瘤生長的抑制作用比單用雷公藤更強，并能減輕藥物對肝臟及脾臟的毒副作用。同樣，Pascucci等[37]在小鼠體內(nèi)將紫杉醇和間充質(zhì)干細胞來源的外泌體相結(jié)合后紫杉醇抗腫瘤作用得以增強，而阿霉素與樹突狀細胞來源的外泌體結(jié)合抗腫瘤作用也增強。此外，外泌體可以影響腫瘤細胞對化療藥物的敏感度。董郊等[38]從卵巢癌細胞培養(yǎng)上清及血清中分離出外泌體后加入到細胞培養(yǎng)液中，發(fā)現(xiàn)細胞系來源的外泌體顯著降低順鉑敏感細胞系A(chǔ)2780對順鉑的敏感性，同時削弱順鉑對A2780細胞中Caspase 3/7的激活。Cao等[39]研究發(fā)現(xiàn)卵巢癌來源外泌體中富集DNA甲基轉(zhuǎn)移酶1(DNA methyl-transferase 1, DNMT1)，將其加入細胞培養(yǎng)液后可以使卵巢癌對順鉑產(chǎn)生耐藥，但是用外泌體抑制劑gw4869幾乎可以完全逆轉(zhuǎn)耐藥細胞的耐藥性，恢復(fù)其對藥物的敏感性，作者認為外泌體抑制劑聯(lián)合順鉑化療可改善治療效果。

4 展望

外泌體作為一類細胞間信息傳遞及物質(zhì)交換的載體，在腫瘤微環(huán)境中發(fā)揮著重要作用，與卵巢癌發(fā)生發(fā)展、侵襲轉(zhuǎn)移及耐藥密切相關(guān)，使得其在卵巢癌的早期診斷和精準治療中具有廣闊的應(yīng)用前景：(1)外泌體中包括miRNA在內(nèi)的多種小分子可以作為卵巢癌早期診斷新的生物標記物；(2)對外泌體與卵巢癌侵襲轉(zhuǎn)移機制的深入研究，可為卵巢癌的精準治療提供了新的靶點；(3)外泌體與卵巢癌耐藥性形成的相關(guān)機制的闡明，可盡量避免或減弱卵巢癌細胞的耐藥性，從而提高晚期患者的存活率。但是，在外泌體應(yīng)用于臨床前仍有許多問題亟需解決：(1)目前對外泌體的生物學結(jié)構(gòu)、性能及作用機制仍有待進一步明確；(2)外泌體的檢測分析技術(shù)尚未成熟；(3)當前研究大多處于細胞和動物水平，臨床樣本量較小。期望隨著技術(shù)的發(fā)展和研究的深入，以上問題都能得以逐步解決，從而造福卵巢癌患者。