外泌體非編碼RNA在膠質(zhì)瘤中的應(yīng)用

【摘要】神經(jīng)膠質(zhì)瘤是一種較為復(fù)雜且異質(zhì)性較強(qiáng)的腫瘤，預(yù)后較差。神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞可以與外接溝通，形成一個(gè)允許腫瘤細(xì)胞生長的微環(huán)境。外泌體代表了一種新的細(xì)胞與細(xì)胞之間通訊聯(lián)系的手段，通過傳遞各種生物活性因子以達(dá)到傳遞信息的目的，其中包括蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、核酸，并且在腫瘤的啟動(dòng)和進(jìn)展中也發(fā)揮了重要作用。非編碼RNAs（ncRNAs）包括microRNA、長編碼RNAs和環(huán)狀RNAs，它們在人體的各種病理生理過程中發(fā)揮了重要作用，尤其是在癌癥的發(fā)生發(fā)展中。ncRNAs可以被選擇性包裝、分泌以及在細(xì)胞之間進(jìn)行轉(zhuǎn)移，參與并調(diào)節(jié)膠質(zhì)瘤的特征，比如增殖、侵襲、血管形成以及治療耐藥性，同時(shí)ncRNAs可以穿透血腦屏障，在所有類型的人體生物體液中都較容易獲得，這使得ncRNAs成為神經(jīng)膠質(zhì)瘤有效的生物標(biāo)志物。本篇綜述敘述了外泌體ncRNAs作為新的生物標(biāo)志物在神經(jīng)膠質(zhì)瘤的作用以及其潛在的臨床應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】外泌體;非編碼RNA;膠質(zhì)瘤

神經(jīng)膠質(zhì)瘤是顱內(nèi)最為常見的原發(fā)惡性腫瘤，它包括多種亞型并且其預(yù)后各不相同，膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（GBM）是最為致命的膠質(zhì)瘤，占所有彌漫性膠質(zhì)瘤診斷的約70%，患者的中位生存期約為15個(gè)月，相對生存期在5年內(nèi)約為5%。由于其病變部位的特殊性，手術(shù)切除較困難，并且由于它們的侵襲性，異質(zhì)性以及藥物對血腦屏障的通透性較差，使這種疾病在常規(guī)治療的基礎(chǔ)上預(yù)后較差，后續(xù)治療方法也極為有限。除了GBM廣泛侵襲、快速增殖外，GBM患者的不良預(yù)后還源于對分子生物學(xué)機(jī)制的理解不足并且缺乏較為敏感的診斷。學(xué)者們發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)瘤是一種復(fù)雜的異質(zhì)性腫瘤。它不僅含有腫瘤細(xì)胞，還有許多非腫瘤細(xì)胞類型，比如星形膠質(zhì)細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、免疫細(xì)胞，它們共同構(gòu)成的腫瘤生長的微環(huán)境。同時(shí)越來越多的證據(jù)表明腫瘤細(xì)胞與微環(huán)境之間的通訊會(huì)影響膠質(zhì)瘤的生物學(xué)特征，比如膠質(zhì)瘤細(xì)胞可以通過微環(huán)境來改變非腫瘤性星形膠質(zhì)細(xì)胞的性質(zhì)，從而促進(jìn)膠質(zhì)瘤的生長和侵襲。并且腫瘤細(xì)胞可以在微環(huán)境中進(jìn)行生存并且通過細(xì)胞間的信息傳遞使微環(huán)境成為自身優(yōu)勢。外泌體作為細(xì)胞間通訊的一種新的手段，因其攜帶可以調(diào)節(jié)受體細(xì)胞的各種生物學(xué)分子而備受關(guān)注。在這些生物活性分子中，外泌體ncRNAs因其在外泌體中穩(wěn)定且富集并且在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮重要作用而引起了廣泛關(guān)注。

1.外泌體

1.1外泌體的生物發(fā)生及生物學(xué)特征

外泌體是由多種細(xì)胞分泌的直徑約為40-150nm的細(xì)胞外囊泡（EV），它廣泛的存在于各種體液當(dāng)中。外泌體的分泌量會(huì)根據(jù)分泌細(xì)胞的種類、細(xì)胞的狀態(tài)而不同，學(xué)者研究表明外泌體不是存在于所有細(xì)胞中，這表明了其選擇性的生物學(xué)特征。外泌體始于核內(nèi)體，核內(nèi)體成熟成為核泡內(nèi)體。血管內(nèi)皮細(xì)胞的限制膜向內(nèi)萌發(fā)形成了外泌體，它在內(nèi)體系統(tǒng)中以腔內(nèi)小泡的形式存在。其中內(nèi)泌體分選復(fù)合體-0、-Ⅰ、-Ⅱ和-Ⅲ共同構(gòu)成了內(nèi)泌體分選復(fù)合體系統(tǒng)，其中泛素化跨膜貨物的招募主要是由內(nèi)泌體分選復(fù)合體-0以及內(nèi)泌體分選復(fù)合體-Ⅰ協(xié)作完成的，向內(nèi)出芽過程是由內(nèi)泌體分選復(fù)合體-Ⅱ完成，出芽過程是由內(nèi)泌體分選復(fù)合體-Ⅲ負(fù)責(zé)完成。但是內(nèi)泌體分選復(fù)合物并不是單一形成外泌體的途徑，有研究表明雖然內(nèi)泌體分選復(fù)合物消耗殆盡，外泌體仍然可以存在于微環(huán)境中，這表明存在另外生成內(nèi)泌體分選復(fù)合物的途徑。外泌體分泌到微環(huán)境中后，通過配體與受體相互作用、直接膜融合和內(nèi)吞等多種形式與受體細(xì)胞相互作用，從而達(dá)到調(diào)節(jié)受體細(xì)胞活性的目的。目前研究表明外泌體是微環(huán)境中細(xì)胞之間信息傳遞的重要物質(zhì)，參與并調(diào)節(jié)了癌癥在內(nèi)多種疾病的發(fā)病機(jī)制。腫瘤來源的外泌體可以通過改變周圍細(xì)胞的活動(dòng)從而創(chuàng)造出一個(gè)適合腫瘤生長的微環(huán)境。

1.2外泌體中的非編碼RNA

在外泌體中存在許多生物活性分子，包括蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、核酸等物質(zhì)，這些物質(zhì)受到外泌體的雙層膜的保護(hù)，不會(huì)被微環(huán)境中的蛋白酶、核酸酶以及其他因素影響。并且外泌體中的這些物質(zhì)會(huì)在特殊情況下被選擇性地包裝，分泌和轉(zhuǎn)移，從而達(dá)到調(diào)節(jié)受體細(xì)胞的作用。其中外泌體中富含ncRNA，包括microRNA、lncRNA、circRNA、piRNA以及tsRNA，它們在癌癥的病理生理以及其他疾病的發(fā)病過程中起到了關(guān)鍵作用。本篇綜述主要闡述miRNA、lncRNA和circRNA的生物學(xué)功能及臨床應(yīng)用。

2.miRNA

miRNA是可以與mRNA的3′段的非翻譯區(qū)特異性結(jié)合并且長度僅有21-25個(gè)核苷酸的小ncRNA。通過與mRNA的特異性結(jié)合起到了調(diào)節(jié)靶基因穩(wěn)定性或者抑制其翻譯的作用。每個(gè)miRNA可以與多個(gè)mRNA結(jié)合，每個(gè)mRNA也可與多個(gè)miRNA結(jié)合，這體現(xiàn)了在對于靶基因的調(diào)節(jié)過程中并不是受單一miRNA的調(diào)控，是一個(gè)極其復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。miRNA的形成首先是將miRNA的基因轉(zhuǎn)錄成較大的pri-miRNA，后通過細(xì)胞內(nèi)微處理器復(fù)合體（由III型核糖核酸酶和RNA結(jié)合蛋白組成）將其剪切成由85個(gè)核苷酸組成的莖環(huán)結(jié)構(gòu)，此時(shí)的莖環(huán)結(jié)構(gòu)稱為前體miRNA（又名pre-miRNA）。此時(shí)前體miRNA經(jīng)過RNA酶的作用剪切形成由20-22個(gè)核苷酸組成的miRNA雙鏈。由于miRNA雙鏈具有不穩(wěn)定性，在形成后很快便會(huì)降解形成miRNA單鏈。這些單鏈miRNA會(huì)在Argonaute蛋白的作用下與靶mRNA進(jìn)行結(jié)合，從而參與靶基因的調(diào)控。大量的研究表明，miRNA會(huì)發(fā)揮致癌作用或者起到腫瘤抑制因子的作用，因此其異常表達(dá)與包括癌癥在內(nèi)的多種疾病密切相關(guān)。大量研究表明，miRNA被選擇性地分類為外泌體，在微環(huán)境中細(xì)胞與細(xì)胞之間進(jìn)行信息傳遞，并且在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展過程中起到了重要作用，并且由于其易獲取性，穩(wěn)定性高使其成為膠質(zhì)瘤理想的生物標(biāo)志物。

3.LncRNA

LncRNA是存在于細(xì)胞核或細(xì)胞質(zhì)中的長度超過200個(gè)核苷酸的非編碼RNA。不具有或者具有較為有限的蛋白質(zhì)編碼功能，根據(jù)其在細(xì)胞內(nèi)的位置發(fā)揮不同的功能，研究表明LncRNA在劑量補(bǔ)償效應(yīng)、表觀遺傳調(diào)控、細(xì)胞周期調(diào)節(jié)和細(xì)胞分化調(diào)控等各種生命活動(dòng)中發(fā)揮著重要作用。LncRNA在細(xì)胞核中基因的表達(dá)以及mRNA的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)，在細(xì)胞質(zhì)中可以對mRNA的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響并且可以調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的功能。通過查閱近些年的文獻(xiàn)學(xué)者認(rèn)為LncRNA參與人體內(nèi)較多的病理生理過程，并且在包括膠質(zhì)瘤在內(nèi)的多種癌癥病人體內(nèi)發(fā)現(xiàn)存在LncRNA存在表達(dá)失調(diào)。由于LncRNA可以作為腫瘤抑制因子或者癌基因，因此其與癌癥的分期以及分級有密切關(guān)聯(lián)。LncRNA可以促進(jìn)微環(huán)境中細(xì)胞之間的聯(lián)系并參與膠質(zhì)瘤的發(fā)生和發(fā)展。因此，LncRNA具有成為診斷膠質(zhì)瘤的生物標(biāo)志物的潛力。

4.CricRNA

CricRNA是由premRNA通過反向拼接形成的具有閉環(huán)結(jié)構(gòu)的內(nèi)源ncRNA[22]，廣泛的存在于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，具有組織特異性、疾病特異性、時(shí)序特異性以及高穩(wěn)定性等特征。CricRNA在最初被發(fā)現(xiàn)的時(shí)候被認(rèn)為是RNA剪接的副產(chǎn)物，隨著研究的進(jìn)一步進(jìn)行，CricRNA表現(xiàn)除了在組織和發(fā)育階段具有特異性表達(dá)的特點(diǎn)，并且它們的表達(dá)不依賴于相關(guān)的線性異構(gòu)體。雖然CricRNA出現(xiàn)在多種細(xì)胞中，但是研究表明其在腦中的含量最為豐富，這間接性地說明它們在腦功能和腦部疾病中發(fā)揮更重要的作用。研究發(fā)現(xiàn)，CricRNA在生物的生長發(fā)育，脅迫應(yīng)答以及疾病的發(fā)生發(fā)證等方面有較強(qiáng)的關(guān)系，并且在多個(gè)水平參與基因表達(dá)的調(diào)節(jié)，例如對親代基因的轉(zhuǎn)錄進(jìn)行調(diào)節(jié)，對線性同源物的剪接產(chǎn)生影響，對蛋白質(zhì)的結(jié)合進(jìn)行調(diào)控。在最新的研究中發(fā)現(xiàn)CricRNA在包括膠質(zhì)瘤在內(nèi)的各種疾病中異常表達(dá)，并且在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展過程中起到了關(guān)鍵性作用。少數(shù)研究表明CricRNA廣泛的存在于外泌體中，并且通過外泌體到達(dá)受體細(xì)胞從而發(fā)揮各種生物學(xué)功能。由于其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性并且具有更長的半衰期，因此它更適合與生物標(biāo)志物的開發(fā)。

5.外泌體ncRNA

5.1外泌體ncRNA在膠質(zhì)瘤的應(yīng)用。

在最新的研究中表明，外泌體ncRNA通過在不同的細(xì)胞之間轉(zhuǎn)移細(xì)胞活性分子來改變膠質(zhì)瘤的發(fā)生與發(fā)展，因此外泌體ncRNA在腫瘤的發(fā)生過程中發(fā)揮重要作用，包括腫瘤微環(huán)境的形成、血管的形成，腫瘤增殖治療抵抗。研究發(fā)現(xiàn)miRNA會(huì)被包裝到外泌體中從而發(fā)揮調(diào)節(jié)膠質(zhì)瘤中的細(xì)胞侵襲的作用。在Cai等人的研究中發(fā)現(xiàn)GBM患者的血清中外泌體miR-148a的水平教健康人明顯升高，細(xì)胞粘附分子1作為腫瘤抑制因子在膠質(zhì)瘤細(xì)胞體系內(nèi)水平明顯降低，并且miR-148a會(huì)在細(xì)胞粘附分子1的作用下促進(jìn)GBM細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移。在Bian等人的研究中外泌體能夠?qū)ncRNA-ATB導(dǎo)入星形膠質(zhì)細(xì)胞從而將其激活，促進(jìn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的侵襲。

5.2外泌體ncRNA抗藥性與血管形成

研究表明高級別膠質(zhì)瘤會(huì)對多種治療方法表現(xiàn)出早期耐藥性。放療、化療作為膠質(zhì)瘤術(shù)后主要的治療手段是導(dǎo)致膠質(zhì)瘤病人預(yù)后不良的主要因素，同時(shí)外泌體作為細(xì)胞之間信息的傳播者會(huì)導(dǎo)致癌細(xì)胞之間耐藥水平的傳播。替莫唑胺（TMZ）通過損傷膠質(zhì)瘤細(xì)胞中的DNA而被作為膠質(zhì)瘤的一線化療藥物。相關(guān)研究表明，對于TMZ具有耐藥性的膠質(zhì)瘤細(xì)胞可以將耐藥性轉(zhuǎn)移到對TMZ敏感的膠質(zhì)瘤細(xì)胞。Zhang等人發(fā)現(xiàn)在TMZ耐藥的膠質(zhì)瘤組織中LncRNA SBF2-AS1的水平明顯升高，同時(shí)外泌體會(huì)將LncRNA SBF2-AS1從耐藥的膠質(zhì)瘤細(xì)胞中轉(zhuǎn)移到藥物敏感的細(xì)胞中，從而促進(jìn)耐藥性。由于不同類型細(xì)胞所釋放的外泌體被內(nèi)皮細(xì)胞捕獲，所以內(nèi)皮細(xì)胞可以促進(jìn)膠質(zhì)瘤血管的形成。Sun等人發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的外泌體內(nèi)的miR-21可以增加血管內(nèi)皮細(xì)胞的水平從而促進(jìn)血管的形成。相似的有陳等人發(fā)現(xiàn)miR-9可以促進(jìn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞外泌體的分泌，促進(jìn)血管形成。MA等人發(fā)現(xiàn)HOTAIR可以促進(jìn)膠質(zhì)瘤外泌體的分泌并且將其傳遞給內(nèi)皮細(xì)胞，從而調(diào)節(jié)VEGF的表達(dá)達(dá)到促進(jìn)膠質(zhì)瘤血管形成的目的。Lang等人發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞可以將linc-CCAT2轉(zhuǎn)移到內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)將VEGF和TGF-β激活，從而促進(jìn)血管形成。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)miR26a可在體外特異性地結(jié)合PTEN，促進(jìn)腦內(nèi)微血管內(nèi)皮細(xì)胞的形成，進(jìn)一步調(diào)節(jié)PI3K/Akt信號通路。

6.總結(jié)

膠質(zhì)瘤作為最常見的惡性腫瘤，預(yù)后較差，目前對于該種疾病的發(fā)病機(jī)制尚不明確，可能涉及多種基因、信號通路、分子信號。ncRNA占據(jù)人類轉(zhuǎn)錄組很大部分，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起到了重要作用，同時(shí)外泌體作為近年發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞之間通訊的新手段，其內(nèi)富含ncRNA。外泌體內(nèi)所含的大量生物活性因子通過外泌體可穿過血腦屏障發(fā)揮作用這一發(fā)現(xiàn)對于以后臨床診斷及治療具有重要意義。盡管近些年對于外泌體ncRNA的研究取得重要進(jìn)展，但是對于特定外泌體的獲取仍然存在較大困難。由于外泌體是在細(xì)胞之間進(jìn)行信息傳遞。但是如何將生物活性因子特異性地導(dǎo)入外泌體中并且將外泌體特異性地導(dǎo)入目標(biāo)細(xì)胞或者組織中的機(jī)制仍不清楚。相信在對這些未知機(jī)制的進(jìn)一步研究，外泌體ncRNA在膠質(zhì)瘤的應(yīng)用會(huì)取得更大的進(jìn)展，對于疾病的診斷、治療、預(yù)后判斷發(fā)揮重要作用。

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【作者簡介】宋鈺輝（1997.10-），男，漢族，山東省諸城市人，內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)研究生學(xué)院碩士研究生在讀，主要研究方向：神經(jīng)外科。