袁靜萍，袁修學(xué)，閻紅琳*

（1武漢大學(xué)人民醫(yī)院病理科，武漢 430060；2武漢科技大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院病理學(xué)與病理生理學(xué)系，武漢430065）

腫瘤微環(huán)境中的外泌體：新的治療途徑

袁靜萍1，袁修學(xué)2，閻紅琳1*

（1武漢大學(xué)人民醫(yī)院病理科，武漢 430060；2武漢科技大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院病理學(xué)與病理生理學(xué)系，武漢430065）

腫瘤微環(huán)境參與了癌癥的發(fā)生、發(fā)展和對治療的反應(yīng)，近年來研究發(fā)現(xiàn)外泌體在腫瘤微環(huán)境中發(fā)揮重要作用。外泌體（exosomes）是一類直徑30～100nm的囊泡小體，包含蛋白質(zhì)，脂類和功能性RNA分子等。腫瘤來源的外泌體（cancer cell derived exosomes，CCEs）是腫瘤微環(huán)境中的重要成員，可以促使成纖維細胞和間質(zhì)細胞向肌成纖維細胞分化，重塑細胞外基質(zhì)，誘導(dǎo)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial mesenchymal transition，EMT），幫助腫瘤細胞免疫逃逸，引發(fā)血管生成，從而促進腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。因此，基于腫瘤微環(huán)境中外泌體的療法為腫瘤治療開辟了新的途徑，如干預(yù)外泌體的合成或分泌抑制腫瘤轉(zhuǎn)移，作為藥物載體轉(zhuǎn)運各種抗癌藥物（miRNAs和siRNAs等）以及在免疫治療中避免被免疫系統(tǒng)識別和清除等。

外泌體；腫瘤微環(huán)境；外泌體療法

腫瘤發(fā)生、發(fā)展是一個多因素、多階段、多環(huán)節(jié)參與的復(fù)雜過程，在此過程中癌細胞與腫瘤微環(huán)境多種成分相互作用[1]。近年來，外泌體在腫瘤微環(huán)境中的作用受到廣泛關(guān)注。外泌體是指來源于細胞內(nèi)溶酶體微粒內(nèi)陷形成的多囊泡小體（multivesicular bodies，MVBs），經(jīng)多囊泡體外膜與細胞膜融合后釋放到胞外基質(zhì)中，直徑30～100nm[2]。本文主要對外泌體的生物合成、組成成分及其在腫瘤微環(huán)境發(fā)展中的作用以及基于外泌體的治療進行綜述。

1 外泌體

三十年前，Pan[3]和Johnstone[4]等在研究網(wǎng)織紅細胞的成熟過程中發(fā)現(xiàn)一種囊泡可以被體外培養(yǎng)的單層細胞釋放，并保留鐵傳遞蛋白受體和許多膜相關(guān)蛋白，后來被命名為“外泌體”。由于這些囊泡只是從釋放的細胞中轉(zhuǎn)運了一些非必需蛋白及其他分子，因此人們最初認為外泌體是細胞排泄廢物的一種方式[5]。直到上世紀90年代中期，外泌體被發(fā)現(xiàn)有免疫功能[6]。隨著研究的逐漸深入，外泌體已被證實是正常生理或重要的生物過程中細胞間通訊的一種手段，如炎癥反應(yīng)、細胞增殖、免疫反應(yīng)和神經(jīng)功能等，其與血栓形成、糖尿病和動脈粥樣硬化的發(fā)病機制有關(guān)，也與肝臟疾病、神經(jīng)退行性疾病、癌癥等疾病的發(fā)展和進展密切相關(guān)[2]。

1.1 外泌體的生物合成

外泌體來源于多種細胞，人體中幾乎所有種類的細胞都可以分泌外泌體，包括肥大細胞、樹突狀細胞、B淋巴細胞、神經(jīng)細胞、脂肪細胞、內(nèi)皮細胞和上皮細胞等[7]。值得注意的是，腫瘤細胞產(chǎn)生和分泌的外泌體比正常細胞更多。外泌體廣泛存在于多種體液，包括血液、羊水、尿液、腹水、腦脊液、乳汁、唾液、淋巴和膽汁[2]。理解外泌體的生物合成機制可以揭示重要的生物過程，從而開發(fā)新的基于細胞外囊泡的治療方法用于多種疾病的早期發(fā)現(xiàn)和治療。經(jīng)典的外泌體合成途徑主要包括兩個步驟：內(nèi)涵體向內(nèi)出芽，形成出芽小泡；并釋放到MVBs。該過程主要依賴于轉(zhuǎn)運必需內(nèi)體分選復(fù)合物（endosomal sorting complex required for transport，ESCRT）系統(tǒng)[8]。ESCRT系統(tǒng)由ESCRT-0、ESCRT-Ⅰ、ESCRT-ⅠⅠ和ESCRT-ⅠⅠⅠ四個復(fù)合物與其它一些輔助組分構(gòu)成。ESCRT-0的主要功能是識別和富集底物，與早期內(nèi)涵體外表面的特異性受體通過泛素化結(jié)合位點結(jié)合，以向內(nèi)出芽的方式選擇性的將部分細胞漿包裹形成管腔內(nèi)小泡（intraluminal vesicles，ⅠLVs）；ESCRT-Ⅰ的主要功能是與ESCRT-Ⅱ一起促使ⅠLVs形成出芽小泡，而ESCRT-Ⅲ則負責(zé)剪切芽體的頸部，使其與內(nèi)涵體質(zhì)膜分離，從而將小泡釋放到內(nèi)涵體腔內(nèi)，完成出芽過程，形成成熟的晚期內(nèi)涵體，即MVBs[8]。在隨后的過程中，一部分MVBs被轉(zhuǎn)運至溶酶體被降解，而另一部分MVBs則被轉(zhuǎn)運至細胞膜表面并與其融合，釋放內(nèi)含物到細胞外微環(huán)境，這些被釋放到細胞外環(huán)境的囊泡小體即稱為外泌體[8]。

1.2 外泌體的內(nèi)含物

根據(jù)外泌體內(nèi)含物的最新數(shù)據(jù)庫顯示，各種生物和細胞中的外泌體總計含有4563種蛋白質(zhì)、194種脂類、1639種mRNA和764 種miRNAs[9]。蛋白質(zhì)含量在很大程度上取決于外泌體的細胞來源并以某些分子種類居多，如定位和融合蛋白（如四跨膜蛋白、乳凝集素、整聯(lián)蛋白等），胞質(zhì)酶（如GAPDH、過氧化物酶、丙酮酸激酶、乳酸脫氫酶等），分子伴侶（如HSP60、HSP70、HSP90等熱休克蛋白和小熱休克蛋白），膜運輸?shù)鞍祝ㄈ鏡ab蛋白、ARF GTP酶和膜聯(lián)蛋白），細胞骨架蛋白（如肌動蛋白和微管蛋白），信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白（如蛋白激酶和異源三聚體G蛋白）[10]。脂類也是外泌體的主要成分，其富含膽固醇、甘油、甘油磷脂、磷脂、鞘脂類以及糖基神經(jīng)酰胺（包括鞘磷脂和神經(jīng)酰胺）等[11]。對于脂類含量較多的外泌體，其功能主要為脂質(zhì)載體，負責(zé)攜帶生物活性脂質(zhì)運輸?shù)绞荏w細胞[11]。除了蛋白質(zhì)和脂類，外泌體還含有眾多功能性RNA分子，包括mRNAs和非編碼RNAs，如微小RNAs（microRNA，miRNAs）和長鏈非編碼RNAs（long noncoding RNAs，lncRNAs）。外泌體通過與靶細胞膜融合，將mRNA、miRNA和lncRNAs轉(zhuǎn)移到位于腫瘤微環(huán)境或遠端的受體細胞，通過靶細胞內(nèi)化后，這些功能RNA分子可以充當(dāng)腫瘤抑制因子或癌基因，特別是miRNAs，已有大量證據(jù)證明外泌體中的miRNAs在促進腫瘤發(fā)展、侵襲轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要功能[12,13]。

2 腫瘤來源的外泌體在腫瘤微環(huán)境發(fā)展中的作用

腫瘤微環(huán)境通常包括成纖維細胞、免疫細胞、炎癥細胞、內(nèi)皮細胞、周細胞、間質(zhì)細胞以及細胞外基質(zhì)成分等，在晚期腫瘤中，血管、淋巴管和神經(jīng)也屬于微環(huán)境。腫瘤微環(huán)境的演變由多種因素共同作用[14]：①惡性腫瘤細胞的遺傳不穩(wěn)定性：這些惡性腫瘤細胞不斷釋放攜帶基因和其他生物活性分子的外泌體，參與腫瘤的進展；②環(huán)境刺激：包括內(nèi)源性腫瘤生長引起的應(yīng)激刺激，如缺氧、酸中毒或氧化應(yīng)激；③炎癥和免疫反應(yīng)。其中腫瘤來源的外泌體（cancer cell derived exosomes，CCEs）在腫瘤與間質(zhì)細胞間通訊中起重要作用，導(dǎo)致腫瘤微環(huán)境的成熟和腫瘤的生長繁殖。

2.1 腫瘤來源的外泌體在腫瘤相關(guān)成纖維細胞生成中的作用

腫瘤相關(guān)成纖維細胞（tumor associated fibroblasts，TAFs）是許多腫瘤，包括結(jié)腸、胰腺和乳腺腫瘤微環(huán)境中最突出的細胞類型，并在腫瘤間質(zhì)相互作用中發(fā)揮關(guān)鍵作用。TAFs形成的內(nèi)在機制似乎與成纖維細胞、上皮細胞和內(nèi)皮細胞（通過上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化epithelial to mesenchymal transition，EMT）、周細胞，骨髓循環(huán)成纖維細胞和間充質(zhì)干細胞分化成的肌成纖維細胞的形成有關(guān)[15]。腫瘤生長因子-β1（tumour growth factor-beta 1，TGF-β1）和成纖維細胞生長因子-2（fibroblast growth factor-2 ，F(xiàn)GF-2）在肌成纖維細胞的分化過程中發(fā)揮促進作用，包括細胞骨架排列介導(dǎo)的細胞表型變化、細胞外基質(zhì)翻轉(zhuǎn)和生長因子的產(chǎn)生[15,16]。有趣的是，Webber等[16]發(fā)現(xiàn)，成纖維細胞向肌成纖維細胞分化只需要癌細胞外泌體的TGF-β，進一步強調(diào)了外泌體在腫瘤間質(zhì)變化中的作用。還有研究顯示，來自卵巢癌細胞或乳腺癌細胞分泌的外泌體能夠?qū)⒅窘M織的間充質(zhì)干細胞向肌成纖維樣細胞分化[17,18]。此外，TAFs將大量生物活性分子，如HGF、ⅠL-6、PDGF、前列腺素、蛋白酶和miRNA釋放到細胞外基質(zhì)，體現(xiàn)其在物質(zhì)運輸中的作用[19]。Luga和 Wrana[20]發(fā)現(xiàn)TAFs來源的外泌體通過激活自分泌Wnt-PCP信號促進乳腺癌細胞的活性、運動和轉(zhuǎn)移。Sidhu等[21]還發(fā)現(xiàn)肺癌細胞釋放的外泌體含有大量細胞外基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）誘導(dǎo)因子EMMPRⅠN。外泌體釋放的活性EMMPRⅠN可激活基質(zhì)MMPs在成纖維細胞中的表達，導(dǎo)致腫瘤轉(zhuǎn)移[21]。

2.2 外泌體在細胞外基質(zhì)重塑中的作用

在腫瘤發(fā)展過程中，細胞外基質(zhì)的重塑將推進腫瘤惡性進展。如前所述，CCEs分泌的多種分子可以誘導(dǎo)成纖維細胞向肌成纖維細胞分化，肌成纖維細胞則可調(diào)節(jié)微環(huán)境（如ECM的降解和細胞外透明質(zhì)酸產(chǎn)量增加）促進癌細胞的侵襲[22]。TAFs細胞表型的改變還會導(dǎo)致α-平滑肌肌動蛋白（α-smooth muscle actin，α-SMA）的生成增加，進一步促使細胞外基質(zhì)變得僵硬[15]。有證據(jù)顯示，乳腺癌細胞在缺氧時分泌的外泌體能夠刺激局部粘附形成，增強細胞外基質(zhì)降解，促進癌細胞浸潤到基質(zhì)，導(dǎo)致腫瘤細胞侵襲轉(zhuǎn)移至肺[22]。此外，CCEs還可分泌釋放基質(zhì)金屬蛋白酶（matrixmetalloproteinase，MMPs），該蛋白酶可降解細胞外基質(zhì)，促進癌細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。例如，來自21D1細胞的外泌體含有豐富的MMPs（如MMP1和MMP19），這些MMPs可以降解如明膠纖連蛋白和膠原蛋白，并與高級別癌癥侵襲有關(guān)[23]。黑色素瘤和纖維肉瘤細胞來源的外泌體釋放的 MT1-MMP 可以降解膠原蛋白，促進癌轉(zhuǎn)移[24]。

2.3 外泌體在EMT中的作用

腫瘤轉(zhuǎn)移的過程極其復(fù)雜，涉及到多個步驟：①EMT；②基底膜的破裂；③細胞通過鄰近組織遷移；④通過血管和淋巴管轉(zhuǎn)移；⑤癌細胞轉(zhuǎn)移至其它組織部位；⑥新的腫瘤微環(huán)境的形成（有利于繼發(fā)性腫瘤生長）。外泌體在轉(zhuǎn)移過程中的作用主要依靠第一、二步，間接依靠第五步[15]。在EMT過程中，隨著腫瘤微環(huán)境中僵硬度的增加，上皮細胞可能通過失去細胞間的連接和細胞極性獲得間質(zhì)表型[15]。該事件的內(nèi)在機制涉及細胞骨架的變化和下調(diào)E-cadherin的表達。有趣的是，來自低氧性前列腺癌細胞外泌體的蛋白參與了細胞粘附連接和細胞骨架重構(gòu)通路，提示外泌體介導(dǎo)前列腺癌細胞侵襲性的增加[25]。在另一項研究中，Jeppesen等[26]在一種體內(nèi)轉(zhuǎn)移模型中研究了外泌體中蛋白質(zhì)的成分，他們發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移性細胞來源的外泌體顯著增加，且含有大量EMT過程的相關(guān)蛋白，如波形蛋白、酪蛋白激酶ⅠⅠ、膜聯(lián)蛋白A2等，以及其他參與細胞運動和細胞間信號傳導(dǎo)的蛋白。近年來研究發(fā)現(xiàn)，間充質(zhì)干細胞分泌的外泌體通過激活蛋白激酶B信號通路誘導(dǎo)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，明顯提高胃癌-27細胞侵襲和遷移[27]。

2.4 外泌體在腫瘤微環(huán)境的免疫反應(yīng)中的作用

一般來說，早期腫瘤微環(huán)境類似于傷口未愈合的環(huán)境。在免疫反應(yīng)中，腫瘤微環(huán)境包含先天免疫細胞和適應(yīng)性免疫細胞，前者如巨噬細胞、中性粒細胞、肥大細胞、髓源性抑制細胞、樹突狀細胞、自然殺傷細胞，后者如T和B淋巴細胞。然而，在腫瘤微環(huán)境中更多表達的免疫細胞是腫瘤相關(guān)巨噬細胞和T淋巴細胞，外泌體在癌細胞與免疫細胞之間的相互作用中發(fā)揮重要作用，是平衡腫瘤微環(huán)境中免疫介質(zhì)的激活水平、表達與調(diào)節(jié)的重要角色，決定炎癥反應(yīng)或抗腫瘤免疫的發(fā)生[28]。因此，外泌體對腫瘤具有雙重作用，既可以發(fā)揮抗腫瘤免疫的作用，又可幫助腫瘤免疫逃逸。Wolfers等[29]研究發(fā)現(xiàn)，CCEs可將攜帶的腫瘤相關(guān)抗原轉(zhuǎn)運至樹突細胞，樹突細胞攝取抗原后，引發(fā) CD8+T細胞依賴的抗腫瘤免疫效應(yīng)。此外，CCEs轉(zhuǎn)運的miRNA可能像配體一樣通過結(jié)合Toll樣受體（Toll-like receptor，TLR）觸發(fā)炎癥反應(yīng)[30]。然而，來源于多種腫瘤，包括胸膜惡性間皮瘤和前列腺癌的外泌體，還能夠抑制淋巴細胞或自然殺傷細胞的增殖[31,32]。Lundholm等[33]發(fā)現(xiàn)，前列腺癌細胞釋放的外泌體可以下調(diào)CD8+T細胞和NK細胞的活化受體，從而促進腫瘤細胞免疫逃逸。還有研究顯示鼻咽癌細胞來源的外泌體可以募集CD4 T，且誘導(dǎo)T細胞分化異常，使初始T細胞更多地向調(diào)節(jié)性T細胞分化，降低其向輔助性T細胞的分化能力，從而導(dǎo)致CD4 T分化為調(diào)節(jié)性T細胞，參與腫瘤的外周免疫耐受[34]。

2.5 外泌體在腫瘤血管新生中的作用

腫瘤進展中的血管形成可能由腫瘤微環(huán)境中的缺氧、營養(yǎng)耗盡、炎癥反應(yīng)等引起。血管生成過程指的是從已有的毛細血管或毛細血管后靜脈發(fā)展而形成新的血管，主要包括：激活期血管基底膜降解，血管內(nèi)皮細胞的激活、增殖、遷移，重建形成新的血管和血管網(wǎng)，這是一個涉及多種細胞（如內(nèi)皮細胞和周細胞）和多種分子（如血管內(nèi)皮生長因子VEGF、FGF、TGF-β、PDGF、ⅠL-8等）的復(fù)雜過程[35]。最近的研究表明，腫瘤細胞在缺氧條件下釋放的外泌體有利于刺激血管生成[35]。黑色素瘤細胞分泌的含miRNA-9的外泌體被內(nèi)皮細胞內(nèi)化，通過JAK-STAT信號通路的激活促進腫瘤血管生成和轉(zhuǎn)移[36]。在另一項研究中，來自轉(zhuǎn)移性乳腺癌細胞分泌的外泌體中含有多種血管生成的miRNAs，如miRNA-210，其表達與乳腺癌總體生存率呈負相關(guān)[37]。此外，Kucharzewska等[38]發(fā)現(xiàn)來自缺氧性腦腫瘤多形性膠質(zhì)母細胞瘤細胞的外泌體富含多種血管生成刺激分子，如ⅠL-8和PDGF，與血管生成密切相關(guān)。

3 外泌體療法的潛在治療價值

基于外泌體在腫瘤微環(huán)境及疾病進展中的作用，外泌體在抗癌治療方面具有重大意義。

首先，由于CCEs可以攜帶多種腫瘤相關(guān)因子，我們可以干預(yù)外泌體的分泌或消除血液循環(huán)中的外泌體。Ostrowski等[39]發(fā)現(xiàn)敲除Rab27或其效應(yīng)器（SYTL4 和EXPH5）能夠抑制HeLa細胞中外泌體的分泌。GW4869S，一種鞘磷脂酶2抑制劑（調(diào)節(jié)神經(jīng)酰胺的生物合成，促使外泌體向內(nèi)出芽），能抑制外泌體介導(dǎo)的腫瘤生長和轉(zhuǎn)移[30]。最近，一項稱為“自適應(yīng)透析親和平臺技術(shù)（adaptive dialysis-like affinity platform technology，ADAPTTM）”的血液濾過治療方案被提出用于除去血液循環(huán)中的外泌體：當(dāng)病人的血液通過ADAPTTM系統(tǒng)時，血漿成分通過多孔纖維，與固定化的親和劑相互作用，從而使靶分子被選擇性地吸附，而血細胞和未結(jié)合的血清成分則能夠通過系統(tǒng)[40]。

其次，外泌體可以作為轉(zhuǎn)運各種抗癌藥物（如miRNAs和siRNAs等）的載體。外泌體作為藥物載體有多個優(yōu)點：①由于外泌體來自自體腫瘤細胞，它們可能比人工轉(zhuǎn)運載體具有更少的免疫原性，因此，當(dāng)藥物轉(zhuǎn)運到靶細胞時毒性最小。②外泌體有磷脂雙分子層，可直接與靶細胞膜融合，從而提高包裹的藥物在細胞中的內(nèi)化。③外泌體具有較小的尺寸，該特點使其避免被單核吞噬細胞系統(tǒng)吞噬，并促進其在腫瘤血管中的外滲以及在腫瘤組織中的擴散[41]。例如，外泌體轉(zhuǎn)運的腫瘤抑制性miRNAs—miR-143和let-7a能夠分別抑制體內(nèi)前列腺癌和乳腺癌的生長[42,43]。此外，將阿霉素裝載入外泌體或模擬外泌體的納米囊泡中能夠抑制結(jié)腸癌和乳腺癌移植瘤的體內(nèi)生長[44,45]。

最后，由于CCEs以及免疫系統(tǒng)成分均參與抗原呈遞，天然抗原的轉(zhuǎn)運和免疫應(yīng)答的調(diào)節(jié)。外泌體攜帶的某些必需性表面分子可以避免在循環(huán)中被免疫系統(tǒng)識別和清除，這使得外泌體成為免疫治療應(yīng)用的理想手段。Andre 等[46]在體外實驗中將病人腹水中腫瘤來源外泌體與自身已被激活的樹突細胞加入病人外周血，發(fā)現(xiàn)大部分患者外周血中抗腫瘤特異性淋巴細胞出現(xiàn)擴增現(xiàn)象。 Koyama等[47]用編碼結(jié)核分枝桿菌抗原的質(zhì)粒轉(zhuǎn)染B16黑色素瘤細胞，并收集帶有致病性抗原的外泌體，注射到小鼠足墊體。他們發(fā)現(xiàn)這些外泌體能夠明顯誘發(fā)對B16腫瘤細胞的細胞免疫，并抑制同源B16荷瘤小鼠的腫瘤生長。

4 小結(jié)與展望

CCEs通過轉(zhuǎn)運各種蛋白質(zhì)、脂類和功能RNA分子調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境中細胞間的通信，從而在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。基于腫瘤微環(huán)境中外泌體的療法為腫瘤治療開辟了新的途徑，然而仍有許多問題需要解決，如外泌體的提取純化技術(shù)還需要進一步完善，外泌體作為藥物載體在臨床的有效性還需進一步驗證等。因此，以外泌體為基礎(chǔ)的癌癥診斷和治療策略還有很長的路要走。

[1] Wu T, Dai Y. Tumor microenvironment and therapeutic response. Cancer lett, 2017, 387: 61-68.

[2] M HR, Bayraktar E, G KH, et al. Exosomes: From garbage bins to promising therapeutic targets. Ⅰnt J Mol Sci, 2017, 18(3): pii: E538.

[3] Pan BT, Teng K, Wu C, et al. Electron microscopic evidence for externalization of the transferrin receptor in vesicular form in sheep reticulocytes. J Cell Biol, 1985, 101(3): 942-948.

[4] Johnstone RM, Adam M, Hammond JR, et al. Vesicle formation during reticulocyte maturation. Association of plasma membrane activities with released vesicles (exosomes). J Biol Chem, 1987, 262(19): 9412-9420.

[5] Johnstone RM. The Jeanne Manery-Fisher Memorial Lecture 1991. Maturation of reticulocytes: formation of exosomes as a mechanism for shedding membrane proteins. Biochem Cell Biol, 1992, 70(3-4): 179-190.

[6] Raposo G, Nijman HW, Stoorvogel W, et al. B lymphocytes secrete antigen-presenting vesicles. J Exp Med, 1996, 183(3): 1161-1172.

[7] Thery C, Zitvogel L, Amigorena S. Exosomes: composition, biogenesis and function. Nat Rev Ⅰmmunol, 2002, 2(8): 569-579.

[8] Adell MA, Vogel GF, Pakdel M, et al. Coordinated binding of Vps4 to ESCRT-ⅠⅠⅠ drives membrane neck constriction during MVB vesicle formation. J Cell Biol, 2014, 205(1): 33-49.

[9] Mathivanan S, Fahner CJ, Reid GE, et al. ExoCarta 2012: database of exosomal proteins, RNA and lipids. Nucleic Acids Res, 2012, 40 (Database issue): D1241-1244.

[10] Thery C, Ostrowski M, Segura E. Membrane vesicles as conveyors of immune responses. Nat Rev Ⅰmmunol, 2009, 9(8): 581-593.

[11] Record M, Carayon K, Poirot M, et al. Exosomes as new vesicular lipid transporters involved in cell-cell communication and various pathophysiologies. Biochim Biophys Acta, 2014, 1841(1): 108-120.

[12] Valadi H, Ekstrom K, Bossios A, et al. Exosome-mediated transfer of mRNAs and microRNAs is a novel mechanism of genetic exchange between cells. Nat Cell Biol, 2007, 9(6): 654-659.

[13] Gezer U, Ozgur E, Cetinkaya M, et al. Long non-coding RNAs with low expression levels in cells are enriched in secreted exosomes. Cell Biol Ⅰnt, 2014, 38(9):1076-1079.

[14] Hanahan D, Weinberg RA. Hallmarks of cancer: the next generation. Cell, 2011, 144(5): 646-674.

[15] Otranto M, Sarrazy V, Bonte F, et al. The role of the myofibroblast in tumor stroma remodeling. Cell Adh Migr, 2012, 6(3): 203-219.

[16] Webber J, Steadman R, Mason MD, et al. Cancer exosomes trigger fibroblast to myofibroblast differentiation. Cancer Res, 2010, 70(23): 9621-9630.

[17] Cho JA, Park H, Lim EH, et al. Exosomes from ovarian cancer cells induce adipose tissue-derived mesenchymal stem cells to acquire the physical and functional characteristics of tumor-supporting myofibroblasts. Gynecol Oncol, 2011, 123(2): 379-386.

[18] Cho JA, Park H, Lim EH, et al. Exosomes from breast cancer cells can convert adipose tissue-derived mesenchymal stem cells into myofibroblast-like cells. Int J Oncol, 2012, 40(1): 130-138.

[19] Thuma F, Zoller M. Outsmart tumor exosomes to steal the cancer initiating cell its niche. Semin Cancer Biol, 2014, 28: 39-50.

[20] Luga V, Wrana JL. Tumor-stroma interaction: Revealing fibroblast-secreted exosomes as potent regulators of Wnt-planar cell polarity signaling in cancer metastasis. Cancer Res, 2013, 73(23): 6843-6847.

[21] Sidhu SS, Mengistab AT, Tauscher AN, et al. The microvesicle as a vehicle for EMMPRⅠN in tumor-stromal interactions. Oncogene, 2004, 23(4): 956-963.

[22] Chowdhury R, Webber JP, Gurney M, et al. Cancer exosomes trigger mesenchymal stem cell differentiation into pro-angiogenic and pro-invasive myofibroblasts. Oncotarget, 2015, 6(2): 715-731.

[23] Endres M, Kneitz S, Orth MF, et al. Regulation of matrix metalloproteinases (MMPs) expression and secretion in MDA-MB-231 breast cancer cells by LⅠM and SH3 protein 1 (LASP1). Oncotarget, 2016, 7(39): 64244-64259.

[24] Hakulinen J, Sankkila L, Sugiyama N, et al. Secretion of active membrane type 1 matrix metalloproteinase (MMP-14) into extracellular space in microvesicular exosomes. J Cell Biochem, 2008, 105(5): 1211-1218.

[25] Ramteke A, Ting H, Agarwal C, et al. Exosomes secreted under hypoxia enhance invasiveness and stemness of prostate cancer cells by targeting adherens junction molecules. Mol Carcinog, 2015, 54(7): 554-565.

[26] Jeppesen DK, Nawrocki A, Jensen SG, et al. Quantitative proteomics of fractionated membrane and lumen exosome proteins from isogenic metastatic and nonmetastatic bladder cancer cells reveal differential expression of EMT factors. Proteomics, 2014, 14(6): 699-712.

[27] Gu H, Ji R, Zhang X, et al. Exosomes derived from human mesenchymal stem cells promote gastric cancer cell growth and migration via the activation of the Akt pathway. Mol Med Rep, 2016, 14(4): 3452-3458.

[28] Grivennikov SI, Greten FR, Karin M. Immunity, inflammation, and cancer. Cell, 2010, 140(6): 883-899.

[29] Wolfers J, Lozier A, Raposo G, et al. Tumor-derived exosomes are a source of shared tumor rejection antigens for CTL cross-priming. Nat Med, 2001, 7(3): 297-303.

[30] Fabbri M, Paone A, Calore F, et al. MicroRNAs bind to Toll-like receptors to induce prometastatic inflammatory response. Proc Natl Acad Sci U S A, 2012, 109(31): E2110-2116.

[31] Bobrie A, Colombo M, Raposo G, et al. Exosome secretion: molecular mechanisms and roles in immune responses. Traffic, 2011, 12(12):1659-1668.

[32] Clayton A. Cancer cells use exosomes as tools to manipulate immunity and the microenvironment. Oncoimmunology. 2012, 1(1): 78-80.

[33] Lundholm M, Schr?der M, Nagaeva O, et al. Prostate tumor-derived exosomes down-regulate NKG2D expression on natural killer cells and CD8+ T cells: mechanism of immune evasion.PloS One, 2014, 9(9): e108925.

[34] Mrizak D, Martin N, Barjon C, et al.Effect of nasopharyngeal carcinoma-derived exosomes on human regulatory T cells.J Natl Cancer Ⅰnst, 2014, 107(1): 363.

[35] Katoh M. Therapeutics targeting angiogenesis: genetics and epigenetics, extracellular miRNAs and signaling networks (Review). Ⅰnt J Mol Med, 2013, 32(4): 763-767.

[36] Zheng JS, Huang T, Yang J, et al. Marine N-3 polyunsaturated fatty acids are inversely associated with risk of type 2 diabetes in Asians: a systematic review and meta-analysis. PloSOne, 2012, 7(9): e44525.

[37] Camacho L, Guerrero P, Marchetti D. MicroRNA and protein profiling of brain metastasis competent cell-derived exosomes. PloS One, 2013, 8(9): e73790.

[38] Kucharzewska P, Christianson HC, Welch JE, et al. Exosomes reflect the hypoxic status of glioma cells and mediate hypoxia-dependent activation of vascular cells during tumor development. Proc Natl Acad Sci USA, 2013, 110(18): 7312-7317.

[39] Ostrowski M, Carmo NB, Krumeich S, et al. Rab27a and Rab27b control different steps of the exosome secretion pathway. Nat Cell Biol, 2010, 12(1):19-30; sup pp 1-13.

[40] Logozzi M, De Milito A, Lugini L, et al. High levels of exosomes expressing CD63 and caveolin-1 in plasma of melanoma patients. PloS One, 2009, 4(4): e5219.

[41] Wang Z, Chen JQ, Liu JL, et al. Exosomes in tumor microenvironment: novel transporters and biomarkers. J Transl Med, 2016, 14(1): 297.

[42] Kosaka N, Ⅰguchi H, Yoshioka Y, et al. Competitive interactions of cancer cells and normal cells via secretory microRNAs. J Biol Chem, 2012, 287(2): 1397-1405.

[43] Ohno SⅠ, Takanashi M, Sudo K, et al. Systemically injected exosomes targeted to EGFR deliver antitumor microRNA to breast cancer cells. Mol Ther, 2013, 21(1): 185-191.

[44] Tian Y, Li S, Song J, et al. A doxorubicin delivery platform using engineered natural membrane vesicle exosomes for targeted tumor therapy. Biomaterials, 2014, 35(7): 2383-2390.

[45] Jang SC, Kim OY, Yoon CM, et al. Bioinspired exosome-mimetic nanovesicles for targeted delivery of chemotherapeutics to malignant tumors. ACS Nano, 2013, 7(9): 7698-7710.

[46] Andre F, Schartz E, Movassagh M, et al. Malignant effusions and immunogenic tumour-derived exosomes. Lancet, 2002, 360(9329): 295-305.

[47] Koyama Y, Ⅰto T, Hasegawa A, et al. Exosomes derived from tumor cells genetically modified to express Mycobacterium tuberculosis antigen: a novel vaccine for cancer therapy. Biotechnol Lett, 2016, 38(11): 1857-1866.

Exosomes in tumor microenvironment: new therapeutics avenues

Yuan Jingping1, Yuan Xiuxue2, Yan Honglin1*
(Department of Pathology, Renmin Hospital of Wuhan University,Wuhan, 430060, China; Department of pathology and pathophysiology, Medical College, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan, 430065, China)

Tumor microenvironment is involved in tumor initiation, progression, and response to therapy, in which exosomes play important roles. Exosomes are small cell derived vesicles with a diameter of 30-100 nm which contain proteins, lipids and functional RNAs. Cancer cell derived exosomes (CCEs) are critical components in the tumor microenvironment. They promote tumor growth and metastasis through facilitating the differentiation of fibroblasts and mesenchymal cells into myofibroblasts, remodeling extracellular matrix, inducing epithelial mesenchymal transition (EMT), enabling tumor cells escape from the immune system and triggering angiogenesis. Therefore, targeting CCEs in tumor microenvironment may provide new strategy for cancer therapy, for example, interference with the synthesis or secretion of CCEs to inhibit tumor metastasis, CCEs as carriers for targeted drug delivery (miRNAs and siRNAs, etc.), and application in immunotherapy to avoid recognition and clearance by immune system.

Exosomes; tumor microenvironment; exosome-based therapeutics

R730.22

A DOⅠ：10.16705/ j. cnki. 1004-1850.04.012

2017-03-18

2017-07-20

國家自然科學(xué)基金（31600866）；武漢大學(xué)自主科研項目（2042016kf0116）

袁靜萍，女（1974年），漢族，主任醫(yī)師

*通訊作者(To whom correspondence should be addressed)：honglin1229@163.com