龐鴻琳，趙聰，郭元彪，劉蕾

(1.西南交通大學(xué)附屬醫(yī)院 成都市第三人民醫(yī)院實驗醫(yī)學(xué)研究部，成都 610036； 2.西南交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院，成都 610036； 3.成都市第一人民醫(yī)院消化科，成都 610041)

惡性腫瘤是威脅人類健康的重要因素之一，而腫瘤轉(zhuǎn)移是導(dǎo)致患者死亡的重要原因。細(xì)胞外囊泡作為細(xì)胞間通訊的有效載體，在機體的病理生理過程中起重要作用。根據(jù)粒徑大小和生物起源不同，細(xì)胞外囊泡進一步細(xì)分為外泌體、微囊泡和凋亡小體三大類[1]。其中，外泌體是一個直徑為40～100 nm的小細(xì)胞外囊泡亞群，在細(xì)胞通訊中攜帶重要介質(zhì)，如功能蛋白和遺傳物質(zhì)，其組成成分因來源而異，反映了宿主細(xì)胞的生理狀況和功能。外泌體穿梭于腫瘤微環(huán)境，被周圍的癌細(xì)胞或間質(zhì)細(xì)胞吸收，并釋放內(nèi)容物傳遞信息，進而參與抗原表達、細(xì)胞間通訊、免疫調(diào)節(jié)、微環(huán)境重建和腫瘤轉(zhuǎn)移等生物學(xué)功能[2]。同時，外泌體在各種體液中廣泛分布，包括血液、尿液、羊水、惡性腹水等，使細(xì)胞能夠在遠(yuǎn)處發(fā)揮生物學(xué)功能[3]。近年來研究表明，腫瘤衍生的外泌體可通過攜帶的遺傳物質(zhì)和蛋白影響腫瘤細(xì)胞的生長和擴散，其中外泌體來源的長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA)介導(dǎo)的細(xì)胞間通訊是腫瘤轉(zhuǎn)移的重要機制之一，可通過影響腫瘤微環(huán)境調(diào)節(jié)關(guān)鍵的腫瘤生物學(xué)行為[4]?，F(xiàn)對外泌體lncRNA在腫瘤轉(zhuǎn)移中的作用機制進行綜述。

1 外泌體lncRNA

大多數(shù)疾病(包括人類腫瘤)的發(fā)生通常與轉(zhuǎn)錄模式的改變有關(guān)。lncRNA是一類長度>200 nt的RNA分子，與微RNA(microRNA,miRNA)相比，lncRNA在物種間的保守性較低，組織特異性更強[5]。lncRNA轉(zhuǎn)錄自基因間區(qū)長基因間非編碼RNA、基因內(nèi)區(qū)或特定的染色體區(qū)域[6]。研究表明，lncRNA通過直接或間接干擾基因表達，在腫瘤的發(fā)生和進展中發(fā)揮重要作用[7-8]。

近年來外泌體研究的一項重大突破是發(fā)現(xiàn)其可攜帶核酸(如信使RNA、miRNA和線粒體DNA)并運輸?shù)狡渌?xì)胞。RNA測序表明，外泌體RNA能夠反映細(xì)胞間RNA的組成[9]，如外泌體分泌的RNA在腫瘤細(xì)胞與正常細(xì)胞之間存在差異[10]。研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞內(nèi)低表達的lncRNA可在分泌的外泌體中富集，表明RNA被選擇性地包裹在外泌體中[11-14]。腫瘤細(xì)胞可分泌特異性的富含lncRNA的外泌體，作用于受體細(xì)胞，進而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生[15]。腫瘤來源的外泌體lncRNA在腫瘤細(xì)胞的侵襲、血管生成和耐藥中起重要作用[16]，但具體機制仍需要進一步探索。

2 外泌體lncRNA在腫瘤轉(zhuǎn)移中的作用機制

腫瘤轉(zhuǎn)移通常意味著患者預(yù)后不良，轉(zhuǎn)移的發(fā)生被認(rèn)為是一個連貫的過程[17]，分為以下幾個階段。①侵襲或內(nèi)滲：細(xì)胞從原發(fā)腫瘤逃逸到血液或淋巴系統(tǒng)，涉及上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)使腫瘤細(xì)胞更具侵襲性，穿過細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)和基質(zhì)細(xì)胞層進入脈管系統(tǒng)；②外滲：滲入遠(yuǎn)處組織的實質(zhì)；③微小轉(zhuǎn)移：在新的微環(huán)境中生存；④定植：開始增殖，形成可被檢測到的轉(zhuǎn)移病灶。外泌體lncRNA作為細(xì)胞通訊的信使參與上述各個階段。此外，低氧、高壓、低pH等均可在一定程度上影響lncRNA的表達，誘導(dǎo)腫瘤轉(zhuǎn)移。

2.1外泌體lncRNA與血管形成 腫瘤的轉(zhuǎn)移依賴于血管形成，氧氣供應(yīng)不能滿足其生長需求時則會形成新生血管。而血管形成是一個復(fù)雜的過程，新血管從現(xiàn)有的脈管系統(tǒng)中萌芽，形成一個血管網(wǎng)絡(luò)，為組織提供營養(yǎng)和代謝產(chǎn)物，在多種生理和病理條件下發(fā)揮重要作用[18]?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)不同類型細(xì)胞分泌的外泌體lncRNA是血管生成中的重要介質(zhì)，其中腫瘤來源的外泌體在誘導(dǎo)血管生成中起重要作用[19]。多項研究表明，多種腫瘤細(xì)胞的外泌體lncRNA可被內(nèi)皮細(xì)胞吸收，調(diào)節(jié)血管生成[20-21]。在膠質(zhì)瘤中，當(dāng)腫瘤細(xì)胞外泌體與人腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞共培養(yǎng)時，外泌體被細(xì)胞內(nèi)吞，lncRNA POU3F3(POU class 3 homeobox 3)在內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)表達增加，從而提高內(nèi)皮細(xì)胞中血管生成相關(guān)蛋白水平，促進細(xì)胞的遷移、增殖、管狀結(jié)構(gòu)以及體內(nèi)小動脈的形成[22]。外泌體lncRNA 結(jié)腸癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄物2在膠質(zhì)瘤細(xì)胞系U87中過表達，在體內(nèi)外誘導(dǎo)血管生成并通過缺氧發(fā)揮抗凋亡作用[23]。lncRNA HOX轉(zhuǎn)錄反義RNA被包裹在膠質(zhì)瘤細(xì)胞來源的細(xì)胞外囊泡中，通過增加血管內(nèi)皮生長因子A表達促進血管形成[24]。在肺癌中，肺癌細(xì)胞外泌體來源的lncRNA生長阻滯特異性轉(zhuǎn)錄因子5可促進人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞增殖和血管形成，抑制其凋亡[25]。在非小細(xì)胞肺癌中，外泌體lncRNA-p21與血管生成及腫瘤細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的黏附密切相關(guān)[26]。CD90+肝癌干細(xì)胞樣細(xì)胞中分離出的外泌體可刺激內(nèi)皮細(xì)胞形成毛細(xì)血管網(wǎng)，lncRNA譜顯示lncRNA H19包裹在CD90+細(xì)胞來源的外泌體中，介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞中血管內(nèi)皮生長因子、血管內(nèi)皮生長因子受體1、細(xì)胞間黏附分子1等促血管生成因子的表達[27]。在上皮性卵巢癌中，外泌體lncRNA肺腺癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄物1由腫瘤細(xì)胞分泌并轉(zhuǎn)運至內(nèi)皮細(xì)胞，然后通過調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞中的血管生成相關(guān)基因促進血管生成[28]。此外，lncRNA還可影響腫瘤外泌體的產(chǎn)生。當(dāng)結(jié)直腸癌細(xì)胞中發(fā)生腺瘤性息肉病桿菌基因突變時，細(xì)胞可能釋放更多的外泌體，激活內(nèi)皮細(xì)胞中的促分裂原活化的蛋白激酶途徑，誘導(dǎo)血管生成[29]。以上研究表明，外泌體lncRNA參與介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞內(nèi)血管生成效應(yīng)，為腫瘤組織的生長和遷移提供必要的氧氣和養(yǎng)分，促進腫瘤的惡性進展。

2.2外泌體lncRNA與缺氧微環(huán)境 細(xì)胞外囊泡(如外泌體)的釋放是細(xì)胞對組織環(huán)境變化的反應(yīng)，這為細(xì)胞間信號轉(zhuǎn)導(dǎo)提供了一種潛在的機制，可協(xié)調(diào)組織對缺氧的反應(yīng)。腫瘤細(xì)胞適應(yīng)低氧應(yīng)激的機制在癌癥病理生理學(xué)中尤為重要。Takahashi等[30]發(fā)現(xiàn)lncRNA重編程調(diào)節(jié)因子是一種缺氧應(yīng)答的lncRNA，通過外泌體的轉(zhuǎn)移來調(diào)節(jié)細(xì)胞間對缺氧的反應(yīng)，在肝癌細(xì)胞中異常表達。膀胱癌UMUC2細(xì)胞與缺氧的5637細(xì)胞外泌體共培養(yǎng)，可促進UMUC2細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲能力。此外，來自5637細(xì)胞的低氧外泌體lncRNA脫落細(xì)胞尿路上皮癌胚抗原1表達水平高于正常細(xì)胞，并通過EMT促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展[31]。lncRNA-p21是一種對缺氧反應(yīng)靈敏的lncRNA，外泌體lncRNA-p21在低氧條件下過表達，增強腫瘤細(xì)胞的抗低氧脅迫能力，遷移和增殖能力[19]。低氧條件下lncRNA-p21的轉(zhuǎn)錄激活與轉(zhuǎn)化相關(guān)蛋白53的反應(yīng)和缺氧誘導(dǎo)因子-1α的激活有關(guān)[32]。由此可見，外泌體lncRNA在腫瘤細(xì)胞應(yīng)對低氧應(yīng)激、促進腫瘤轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。腫瘤來源的外泌體lncRNA可以通過作用于微環(huán)境及腫瘤細(xì)胞本身增強腫瘤的轉(zhuǎn)移能力。

2.3外泌體lncRNA與EMT 上皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象稱為EMT，是轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵調(diào)控因子[33]。EMT同時參與胚胎的正常發(fā)育和病理過程，并作為啟動環(huán)節(jié)之一在腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮重要作用，其特點是間質(zhì)標(biāo)志物的獲得和上皮細(xì)胞黏附分子的丟失[34]。在胃癌的研究中證明，外泌體lncRNA遠(yuǎn)端HOXA轉(zhuǎn)錄子通過調(diào)控人類高遷移率蛋白A1/miR-218軸，增強順鉑耐藥胃癌細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲和EMT能力[35]。此外，甲狀腺癌干細(xì)胞樣細(xì)胞的外泌體可在正常甲狀腺細(xì)胞中通過攜帶的lncRNA肺腺癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄物1誘導(dǎo)EMT，還可以通過表達lncRNA重編程調(diào)節(jié)因子促進EMT調(diào)節(jié)局部腫瘤微環(huán)境和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移[36]。

EMT過程的特征之一是激活一個或多個關(guān)鍵因子，如Snail、Slug、鋅指E盒結(jié)合蛋白和Twist。在此過程中，上皮標(biāo)志物(如上皮鈣黏素)表達下降，而間質(zhì)標(biāo)志物(如神經(jīng)鈣黏素、波形蛋白/緊密連接蛋白)表達水平升高。此外，轉(zhuǎn)化生長因子-β/Smad、Wnt/β聯(lián)蛋白通路也在EMT中發(fā)揮重要作用。

一些外泌體lncRNA被證明可影響腫瘤細(xì)胞中的EMT信號。在胰腺癌中，lncRNA NONHSAT105177以外泌體為載體，通過誘導(dǎo)EMT相關(guān)分子Snail、Slug、波形蛋白、神經(jīng)鈣黏素和β聯(lián)蛋白，促進胰腺癌細(xì)胞遷移[37]。在高侵襲性胰腺導(dǎo)管腺癌細(xì)胞中，lncRNA SOX2重疊轉(zhuǎn)錄本在外泌體中高度富集，通過外泌體從供體胰腺導(dǎo)管腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移到受體腫瘤細(xì)胞，并與miR-200家族競爭性結(jié)合，從而促進細(xì)胞EMT和腫瘤的侵襲、轉(zhuǎn)移[38]。同樣，在胰腺癌細(xì)胞中，lncRNA肝癌高表達轉(zhuǎn)錄本由轉(zhuǎn)化生長因子-β誘導(dǎo)表達，外泌體lncRNA肝癌高表達轉(zhuǎn)錄本通過誘導(dǎo)EMT促進胰腺癌細(xì)胞的侵襲和遷移，而miR-133b通過靶向lncRNA肝癌高表達轉(zhuǎn)錄本抑制EMT[39]。在對子宮內(nèi)膜異位癥的研究中，體外實驗發(fā)現(xiàn)外泌體可將lncRNA TC0101441從TC0101441高表達的子宮內(nèi)膜異位囊腫基質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)運至低表達細(xì)胞，通過調(diào)控神經(jīng)鈣黏素、Snail、Slug和TCF8/鋅指E盒結(jié)合蛋白1等EMT關(guān)鍵基因來調(diào)節(jié)TC0101441低表達細(xì)胞的轉(zhuǎn)移能力，最終促進子宮內(nèi)膜異位囊腫基質(zhì)細(xì)胞的遷移和侵襲[40]。肺轉(zhuǎn)移是影響腺樣囊性癌患者長期生存的重要因素，研究發(fā)現(xiàn)外泌體lncRNA MRPL23反義RNA1通過增加zeste同源蛋白2在上皮鈣黏素啟動子區(qū)域的結(jié)合，顯著增強腺樣囊性癌細(xì)胞的遷移和侵襲能力[41]。以上過程使外泌體lncRNA介導(dǎo)EMT過程中上皮細(xì)胞失去固有黏附性和穩(wěn)定性，獲得間質(zhì)細(xì)胞的遷移、侵襲性。

2.4外泌體lncRNA與腫瘤免疫逃逸 轉(zhuǎn)移性腫瘤與原位腫瘤的生物學(xué)特性不同。原位腫瘤的細(xì)胞遷移到一個新的位置時常面臨機體的防御系統(tǒng)阻礙，如免疫系統(tǒng)的攻擊，使其不能形成豐富的血管以保持營養(yǎng)和氧氣供應(yīng)及低氧環(huán)境的應(yīng)激效應(yīng)[42]。研究顯示，腫瘤細(xì)胞分泌的外泌體可以保護一些生物遺傳信息的遠(yuǎn)距離輸送，對抗機體的免疫防御，并為腫瘤的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移提供早期微環(huán)境[43]。

免疫系統(tǒng)具有免疫監(jiān)視功能。當(dāng)體內(nèi)出現(xiàn)惡變細(xì)胞時，免疫系統(tǒng)可以通過免疫機制識別并特異性清除這些細(xì)胞，以阻礙腫瘤的發(fā)生發(fā)展。然而，在某些情況下，惡變細(xì)胞可以通過多種機制逃避人體免疫系統(tǒng)的識別和攻擊，導(dǎo)致免疫逃逸，從而在體內(nèi)存活并增殖[44]。已有研究表明，lncRNA在腫瘤免疫逃逸中發(fā)揮重要作用，與腫瘤轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。

免疫抑制是腫瘤免疫逃逸的機制之一，程序性細(xì)胞死亡受體1和程序性細(xì)胞死亡配體1是腫瘤免疫抑制的重要組成部分。研究表明lncRNA miRNA的相互作用調(diào)節(jié)乳腺癌免疫檢查點基因的表達[45]。Fan等[46]研究發(fā)現(xiàn)，肝細(xì)胞癌細(xì)胞通過釋放外泌體PCED1B反義RNA1，增強肝癌細(xì)胞中程序性細(xì)胞死亡配體1的表達，同時抑制受體T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞，誘導(dǎo)免疫抑制。

腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞是腫瘤微環(huán)境中最豐富的細(xì)胞，作為腫瘤免疫微環(huán)境的重要組成部分，在腫瘤免疫逃逸中發(fā)揮重要作用。有研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)腸癌細(xì)胞來源的外泌體將lncRNA核酸酶P RNA元件H1轉(zhuǎn)運至巨噬細(xì)胞，介導(dǎo)巨噬細(xì)胞M2極化，促進結(jié)腸癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和增殖[47]。當(dāng)出現(xiàn)腫瘤細(xì)胞時，內(nèi)皮細(xì)胞表現(xiàn)得更加活躍，并為腫瘤細(xì)胞提供更多的營養(yǎng)。在上皮性卵巢癌中，腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞來源的外泌體靶向miR-146b-5p/Raf6/核因子κB/基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)2通路抑制內(nèi)皮細(xì)胞遷移。上皮性卵巢癌來源的外泌體可以轉(zhuǎn)移兩種lncRNA，從而遠(yuǎn)程逆轉(zhuǎn)腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞對內(nèi)皮細(xì)胞的遷移作用，但具體機制仍需進一步探索[48]。在食管癌中，M2型巨噬細(xì)胞和M2型巨噬細(xì)胞來源的外泌體中，lncRNA AFAP1反義RNA1的表達上調(diào)，且M2型巨噬細(xì)胞攜帶的外泌體可促進細(xì)胞的遷移和侵襲以及肺轉(zhuǎn)移，抑制AFAP1反義RNA1的表達可逆轉(zhuǎn)其促進作用[49]。

2.5其他 ECM是由蛋白多糖、透明質(zhì)酸和生長因子以及上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞分泌的其他結(jié)構(gòu)蛋白組成的間質(zhì)基質(zhì)[50]，其最重要的功能是保護具有特定機械和生化特性的組織，為細(xì)胞提供特殊的微環(huán)境來保護細(xì)胞免受有害物理因素的侵害，并促進信號的傳遞[51]。作為組織腫瘤侵襲或轉(zhuǎn)移的第一道屏障，ECM受損為腫瘤轉(zhuǎn)移提供了有利條件。腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移必須穿過ECM、淋巴管和循環(huán)血管，然后擴散至遠(yuǎn)處器官。因此，克服這一物理障礙并與ECM成分相互作用是腫瘤細(xì)胞在疾病進展過程中的基本過程。肝癌細(xì)胞外泌體中表達最多的為lncRNA TUC339，其通過減少ECM中細(xì)胞黏附，促進肝癌細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移[52]。ECM降解涉及不同類型的蛋白酶，主要包含MMP，傳統(tǒng)觀點認(rèn)為其與破壞ECM物理屏障促進轉(zhuǎn)移有關(guān)，近年來研究表明MMP從臨床相關(guān)轉(zhuǎn)移的發(fā)生到癌癥生長的各個階段均發(fā)揮重要作用[53-54]。MMP2是促進內(nèi)皮細(xì)胞遷移的蛋白水解酶家族中的一員，可降解ECM，增加細(xì)胞間的間隙，為腫瘤血管的形成提供良好的環(huán)境，還可以增強內(nèi)皮細(xì)胞的遷移。外泌體lncRNA MMP2-2通過促進MMP2的表達，介導(dǎo)轉(zhuǎn)化生長因子-β通路促進肺癌的侵襲、增加血管通透性，即lncRNA MMP2-2可作為一種新的肺癌腫瘤轉(zhuǎn)移的預(yù)測標(biāo)志物及治療靶點[55]。此外，lncRNA淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄物2在膀胱癌組織中過表達，并在膀胱癌患者尿液來源的外泌體中高度富集，與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)。lncRNA淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄物2在體外刺激人淋巴內(nèi)皮細(xì)胞管的形成和遷移，并在體內(nèi)促進腫瘤淋巴管生成和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移[56]。

3 展 望

近年來，外泌體作為細(xì)胞間通訊的載體在腫瘤進展中發(fā)揮重要作用。一些lncRNA的表達水平在轉(zhuǎn)移性腫瘤和非轉(zhuǎn)移性腫瘤中存在差異，且與腫瘤的大小和分期相關(guān)。但由于外泌體本身的豐度在血液及細(xì)胞中均較低以及l(fā)ncRNA的特殊性，外泌體lncRNA的調(diào)控機制尚不明確。腫瘤細(xì)胞與非腫瘤細(xì)胞在微環(huán)境中的動態(tài)轉(zhuǎn)換與腫瘤的發(fā)生、侵襲和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，隨著外泌體提取、鑒定技術(shù)的完善以及相關(guān)機制探究的進一步深入，利用外泌體作為各種體液傳遞生物信息的載體這一特性，可為腫瘤的診斷和治療提供新思路。