楊延巍 劉彥虹

外泌體是由多囊泡體（multivesicular bodies，MVBs）細(xì)胞膜分離出來的小的、具有磷脂雙分子層的囊性小泡，主要由脂質(zhì)，蛋白質(zhì)和核酸構(gòu)成［1］。外泌體的蛋白質(zhì)包括細(xì)胞核內(nèi)體，血漿和核蛋白，其與分泌路徑相關(guān)。此外，外泌體中還含有多種細(xì)胞因子，如人腫瘤易感基因101（tumor susceptibility gene101，TSG101），凋亡相關(guān)基因-2受體蛋白X（apoptosis-linked gene-2-interacting protein X，Alix），Rab蛋白，熱休克蛋白（HSP70，HSP90），整合素，細(xì)胞因子（CD9，CD63，CD81）和 MHC II等［2］。外泌體可通過胞吞作用進(jìn)行物質(zhì)交換，進(jìn)入受體細(xì)胞后發(fā)揮相應(yīng)的作用。另外，其對神經(jīng)鞘磷脂，膽固醇，磷脂酰絲氨酸和飽和脂肪酸具有較高的表達(dá)。近年來隨著測序技術(shù)的提高以及分子生物學(xué)整體發(fā)展，包括外泌體、循環(huán)腫瘤細(xì)胞、循環(huán)DNA在內(nèi)的一系列研究越來越受到關(guān)注。外泌體作為新興的腫瘤標(biāo)志物，提高腫瘤診斷的效率，監(jiān)測腫瘤的發(fā)展，并能夠評估腫瘤治療的效果和預(yù)后。本文從外泌體的形成、免疫調(diào)控、獲得性耐藥以及藥物作用靶點(diǎn)對外泌體近期的研究進(jìn)行綜述。

一、外泌體的形成及其生物學(xué)功能

（一）外泌體的形成

外泌體來源于細(xì)胞的胞內(nèi)體（endosomes）。胞內(nèi)體是細(xì)胞膜內(nèi)陷形成的細(xì)胞器。有些胞內(nèi)體會(huì)內(nèi)陷形成多囊泡體，一部分多囊泡體被運(yùn)送至溶酶體，另一部分在p53調(diào)節(jié)作用下被運(yùn)送至細(xì)胞表面與細(xì)胞膜融合，其包裹的小囊泡被釋放至胞外，這些小囊泡就是外泌體［3］。

外泌體大小直徑在40～100 nm之間，可自由穿行于血管壁與基質(zhì)之間。外泌體的胞膜上具有膜轉(zhuǎn)運(yùn)和融合相關(guān)蛋白、整合素、凝集素、免疫球蛋白超家族等蛋白。由外泌體包裹完好的miRNA、mRNA以及蛋白質(zhì)等具有基因治療載體的潛力。這些被包裹的生物大分子可以在靶細(xì)胞中發(fā)揮一系列作用，比如外泌體包裹的mRNA可以在靶細(xì)胞中表達(dá)，而外泌體包裹的miRNA則可以抑制靶細(xì)胞中某些基因的表達(dá)。

（二）外泌體的生物學(xué)功能

外泌體作為“信使”向靶細(xì)胞傳遞信息，參與人體多系統(tǒng)的調(diào)控。生理作用下，外泌體參與人體的生理反應(yīng)。在神經(jīng)系統(tǒng)，間充質(zhì)細(xì)胞的外泌體促進(jìn)軸突生長［4］，星形膠質(zhì)細(xì)胞的外泌體促進(jìn)神經(jīng)組織的生長，保護(hù)細(xì)胞［5］。外泌體可以促進(jìn)新生血管的形成，在循環(huán)系統(tǒng)中，骨髓間充質(zhì)細(xì)胞分泌的外泌體可以減少心肌缺血再灌注損傷。免疫應(yīng)答由T細(xì)胞和B細(xì)胞完成，因此，樹突細(xì)胞來源的外泌體可以與抗原-MHC分子結(jié)合，形成抗原抗體復(fù)合物，使成熟的樹突細(xì)胞刺激T細(xì)胞增殖來引起免疫反應(yīng)；而B細(xì)胞來源的外泌體則是直接與MHCⅠ、MHCⅡ、共刺激因子和黏附因子結(jié)合，刺激T細(xì)胞增殖引起免疫應(yīng)答［6］。

外泌體參與癌細(xì)胞和正常細(xì)胞間的物質(zhì)交換。在病理機(jī)制的作用下，外泌體中所包含的多種腫瘤相關(guān)基因在腫瘤細(xì)胞的增殖與轉(zhuǎn)移過程中起重要作用。腫瘤相關(guān)的纖維母細(xì)胞參與腫瘤細(xì)胞與間質(zhì)細(xì)胞的細(xì)胞間物質(zhì)交換，它是腫瘤微循環(huán)的重要成分，Au Yeung等［7］證實(shí)CAF分泌的外泌體能夠調(diào)節(jié)胰腺癌細(xì)胞增殖，從而可以作為腫瘤化療的靶點(diǎn)。大量研究證實(shí)外泌體可以影響腫瘤的生長，例如，Kogure等［8］的一項(xiàng)研究顯示來自肝細(xì)胞癌的外泌體可以調(diào)節(jié)TAK1的表達(dá)，并關(guān)聯(lián)信號(hào)通路，從而促進(jìn)受體細(xì)胞中腫瘤細(xì)胞生長。多發(fā)性骨髓瘤的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cells，MSCs）的致癌因子可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長；但是促進(jìn)多發(fā)性骨髓瘤生長的miRNA-15a經(jīng)骨髓間質(zhì)干細(xì)胞誘導(dǎo)后在正常人中則有抑制腫瘤的作用［9］。外泌體中的miRNA參與新生血管的形成，結(jié)直腸腫瘤中的外泌體中含有miRNA-9，它可以通過抑制細(xì)胞因子信號(hào)5表達(dá)血管前體，從而促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞生成［10］。

二、外泌體對腫瘤的免疫逃逸作用

外泌體對腫瘤細(xì)胞和免疫細(xì)胞的調(diào)節(jié)具有雙重作用，一方面某些免疫刺激因子（如癌胚抗原）對外泌體是不起作用的，另一方面腫瘤來源的外泌體可以通過一些蛋白質(zhì)如轉(zhuǎn)化生長因子β（transforming growth factorβ，TGFβ）或半乳凝素9（galectin-9）、自然殺傷細(xì)胞（natural killer cell，NK）和樹突狀細(xì)胞的功能誘發(fā)腫瘤免疫逃逸。樹突細(xì)胞通過減少變異和其成熟數(shù)量來實(shí)現(xiàn)免疫逃逸。外泌體對細(xì)胞毒性T細(xì)胞和調(diào)節(jié)T細(xì)胞功能具有一定的作用。

外泌體中的白介素2（interleukin2，IL-2）可以調(diào)控T細(xì)胞，減弱其細(xì)胞毒性，引起免疫逃逸。Nilsson等人的研究發(fā)現(xiàn)活化的NK 細(xì)胞受體NKG2D和它的多種配體MHC I類鏈相關(guān)A/B和視黃酸轉(zhuǎn)錄本-1 / UL-16結(jié)合蛋白（RAET1/ULBP-16）會(huì)富集在腫瘤外泌體中并且在它們的膜表面表達(dá)，它們像誘餌一樣捕獲NKG2D，降低NKG2D的表達(dá)，從而使其不能激活NK細(xì)胞、自然殺傷T（NKT）細(xì)胞和細(xì)胞毒性T細(xì)胞，進(jìn)而引起免疫逃逸［11］。

綜上，腫瘤外泌體可以對免疫系統(tǒng)的作用進(jìn)行抑制，對腫瘤的免疫逃逸具有重要的作用。我們認(rèn)為無論是在腫瘤細(xì)胞遷移的過程還是在腫瘤細(xì)胞到達(dá)轉(zhuǎn)移位點(diǎn)后，腫瘤外泌體的免疫逃逸功能都會(huì)對轉(zhuǎn)移瘤的發(fā)生發(fā)展產(chǎn)生影響。

三、外泌體作為腫瘤標(biāo)志物

外泌體幾乎存在于所有體液中，包括血液，尿液，唾液，腦脊液，膽汁，腹水，淚液，乳汁和精液。幾乎所有的細(xì)胞都能分泌外泌體包括特定蛋白，脂質(zhì)，RNA，甚至DNA。Taylor等［12］首先提出通過檢測血液外泌體miRNA來診斷卵巢癌，并進(jìn)一步用于判斷預(yù)后。經(jīng)研究證實(shí)，卵巢癌患者血清分離的外泌體miRNAs與卵巢癌組織中的miRNA具有相關(guān)性，與正常對照組的結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)具有差異性。他們首次提出了腫瘤患者血液中的外泌體miRNA可以作為腫瘤標(biāo)志物。Zhu等［13］發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌患者血清外泌體的miRNA-19a-3p，miRNA-21-5p，miRNA-425-5p顯著升高，也證實(shí)了miRNA可以作為腫瘤標(biāo)志物。

蛋白相關(guān)的腫瘤外泌體也可以看作是一種標(biāo)志物。黑色素瘤患者外泌體中的CD63或caveolin-1和Rab-5b雙陽性較健康人顯著升高。值得注意的是，Melo等［14］研究發(fā)現(xiàn)，蛋白多糖1陽性的循環(huán)外泌體可以作為胰腺癌早期標(biāo)志物，其預(yù)后判斷的價(jià)值大于CA19-9。

循環(huán)外泌體可以提高腫瘤患者的預(yù)后評估。Manier等［15］發(fā) 現(xiàn) let-7b和 miRNA-18a可 以 提高多發(fā)性骨髓瘤患者的預(yù)后評估。在非小細(xì)胞肺癌，食管鱗狀細(xì)胞癌，結(jié)直腸癌，肝細(xì)胞癌和鼻咽癌，也有相同的發(fā)現(xiàn)。外泌體還可以用于療效的判斷，它們可以精確的反映化療前后細(xì)胞中蛋白和miRNA 的變化［16］。

四、外泌體作為載體在腫瘤治療中的應(yīng)用

部分細(xì)胞分泌的外泌體具有治療活性，免疫細(xì)胞分泌的外泌體能夠促進(jìn)細(xì)胞產(chǎn)生免疫應(yīng)答，外泌體作為運(yùn)載工具可以搭載mRNA、miRNA、非編碼RNA、線粒體RNA和蛋白質(zhì)，這些載體在基因治療中，能夠把生物大分子、短肽和小分子等藥物一同載入，以達(dá)到治療目的。目前，運(yùn)用外泌體進(jìn)行治療的技術(shù)還未成熟，未來外泌體的基因靶向治療，將為腫瘤患者制定個(gè)體化治療方案。

外泌體用于運(yùn)輸載體。Alcarez等［17］認(rèn)為系統(tǒng)性治療后使用外泌體針對靶點(diǎn)的siRNA是基因治療的潛在載體。Tian等［18］報(bào)道外泌體經(jīng)阿霉素配體修飾可以用于治療腫瘤。Kim等［19］報(bào)道外泌體和PTX聯(lián)合治療腫瘤具有良好效果。

不久前，有研究證實(shí)MSC細(xì)胞依賴的外泌體具有治療作用。例如，Katakowski等人認(rèn)為MSCs外泌體的miRNA-146b減少膠質(zhì)瘤細(xì)胞生長［20］。類似地，Ono等人的研究提示MSC外泌體的miRNA可以促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞在轉(zhuǎn)移過程中保持休眠狀態(tài)［21］。目前正在研究如何使用骨髓MSC外泌體載體與紫杉醇（paclitaxel，PTX）聯(lián)合進(jìn)行腫瘤的靶向治療。

五、總結(jié)

外泌體可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長，促進(jìn)新生血管的生成，進(jìn)行間質(zhì)細(xì)胞間的轉(zhuǎn)化，可以利用腫瘤的微環(huán)境為其轉(zhuǎn)移提供必要條件。此外，腫瘤細(xì)胞釋放的外泌體和TME高度異質(zhì)性。外泌體被證實(shí)是遺傳物質(zhì)的載體，并且被作為癌癥診斷和預(yù)后的標(biāo)志物。此外，腫瘤治療過程中，外泌體可以替代它們的成分，因此可以監(jiān)測療效。另外，作為藥物載體和腫瘤疫苗，以外泌體為基礎(chǔ)的藥物將是癌癥治療的重要手段。隨著人們對外泌體認(rèn)識(shí)度的加深，其在臨床應(yīng)用方面可能會(huì)展現(xiàn)出一個(gè)良好的前景，針對外泌體的腫瘤靶向治療新方法可能為腫瘤患者帶來一種新的治療選擇。

[ 1 ] Williams RL, Urbé S. The emerging shape of the ESCRT machinery [J].Nat Rev Mol Cell Biol, 2007, 8(5): 355-368.

[ 2 ] Colombo M, Raposo G, Thery C. Biogenesis, secretion, and intercellular interactions of exosomes and other extracellular vesicles [J].Annu Rev Cell Dev Biol, 2014, 30(8): 255-289.

[ 3 ] Mathivanan S, Ji H, Simpson RJ. Exosomes: extracellular organelles important in intercellular communication [J]. Journal of proteomics,2010, 73(10): 1907-1920.

[ 4 ] Xin H, Li Y, Buller B, et al. Exosome-mediated transfer of miR-133b from multipotent mesenchymal stromal cells to neural cells contributes to neurite outgrowth [J]. Stem cells (Dayton, Ohio),2012, 30(7): 1556-1564.

[ 5 ] Wang S, Cesca F, Loers G, et al. Synapsin I is an oligomannosecarrying glycoprotein, acts as an oligomannose-binding lectin, and promotes neurite outgrowth and neuronal survival when released via glia-derived exosomes [J]. The Journal of neuroscience:the officialjournal of the Society for Neuroscience, 2011, 31(20):7275-7290.

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

[ 7 ] Au Yeung CL, Co NN, Tsuruga T, et al. Exosomal transfer of stroma-derived miR21 confers paclitaxel resistance in ovarian cancer cells through targeting APAF1 [J]. Nat Commun, 2016,29(7): 11150.

[ 8 ] Kogure T, Lin WL, Yan IK, et al. Intercellular nanovesicle-mediated microRNA transfer: A mechanism of environmental modulation of hepatocellular cancer cell growth [J]. Hepatology, 2011, 54(4):1237-1248.

[ 9 ] Roccaro AM, Sacco A, Maiso P, et al. BM mesenchymal stromal cell-derived exosomes facilitate multiple myeloma progression [J].Clin Invest, 2013, 123(4): 1542-1555.

[ 10 ] Kosaka N, Iguchi H, Hagiwara K, et al. Neutral sphingomyelinase 2 (nSMase2)-dependent exosomal transfer of angiogenic microRNAs regulate cancer cell metastasis[J], Biol Chem, 2013, 288(15):10849-10859.

[ 11 ] Mincheva-Nilsson L, Baranov V. Cancer exosomes and NKG2D receptor-ligand interations: Impairing NKG2D mediated cytotoxicity and anti-tumor immune surveillance [J]. Semin Cancer Biol, 2014,28: 24-30.

[ 12 ] Taylor DD, Gercel-Taylor C. MicroRNA signatures of tumor-derived exosomes as diagnostic biomarkers of ovarian cancer [J]. Gynecol Oncol, 2008, 110(1): 13-21.

[ 13 ] Zhu M, Huang Z, Zhu D, et al. A panel of microRNA signature in serum for colorectal cancer diagnosis [J]. Oncotarget, 2017, 8(10):17081-17091.

[ 14 ] Melo SA, Luecke LB, Kahlert C, et al. Glypican-1 identifies cancer exosomes and detects early pancreatic cancer [J]. Nature, 2015,523(7559): 177-182.

[ 15 ] Manier S, Liu CJ, Avet-Loiseau H, et al. Prognostic role of circulating exosomal miRNAs in multiple myeloma [J]. Blood,2017, 129(17): 2429-2436.

[ 16 ] Hegi ME, Diserens AC, Gorlia T, et al. MGMT gene silencing and benefit from temozolomide in glioblastoma [J]. N Engl J Med, 2005,352(10): 997-1003.

[ 17 ] Alvarez-Erviti L, Seow Y, Yin H, et al. Delivery of siRNA to the mouse brain by systemic injection of targeted exosomes [J]. Nat Biotechnol, 2011, 29(4): 341-345.

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

[ 19 ] Kim MS, Haney MJ, Zhao Y, et al. Development of exosome-encapsulated paclitaxel to overcome MDR in cancer cells [J]. Nanomedicine, 2016, 12(3): 655-664.

[ 20 ] Katakowski M, Buller B, Zheng X, et al. Exosomes from marrow stromal cells expressing miR-146b inhibit glioma growth [J]. Cancer Lett, 2013, 335(1): 201-204.

[ 21 ] Ono M, Kosaka N, Tominaga N, et al. Exosomes from bone marrow mesenchymal stem cells contain a microRNA that promotes dormancy in metastatic breast cancer cells [J]. Sci Signal, 2014,7(332): ra63.