岳成旭,王文銳,楊清玲,陳昌杰

外泌體是由細(xì)胞分泌的,在唾液、血漿和乳汁等體液中存在的微小囊泡,許多外泌體中含有不同的DNA、蛋白質(zhì)、RNA等物質(zhì),外泌體可以穿過細(xì)胞并且可以參與細(xì)胞的信息傳遞和物質(zhì)交換。在腫瘤外泌體中有一些特殊的microRNA(miRNA)具有不同的形態(tài)與功能特異性,可以調(diào)節(jié)機(jī)體的代謝紊亂與其他的生物活動,在多方面都能參與腫瘤的發(fā)生以及演變,已經(jīng)逐漸成為腫瘤治療和預(yù)后最可靠的標(biāo)志。腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、變化是一個十分復(fù)雜的過程,其形成機(jī)制目前仍然未知,但是近年來研究新發(fā)現(xiàn)的外泌體miRNA在不同的腫瘤組織中有不同水平的表達(dá),這說明miRNA與腫瘤的發(fā)生有十分密切的關(guān)系。本文就外泌體中的miRNA在各類腫瘤組織中的早期診斷作一綜述。

1 外泌體的生物學(xué)特性

外泌體是來自細(xì)胞內(nèi)吞系統(tǒng)的晚期內(nèi)體的具有脂質(zhì)雙層膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞外囊泡[1],在1987年JOHNSTONE等[2]第一次在羊的網(wǎng)織紅細(xì)胞成熟過程中觀察到,能夠分泌并釋放出一種膜性小泡,這種小泡能把轉(zhuǎn)鐵蛋白受體運(yùn)送到細(xì)胞與細(xì)胞之間,于是便把它叫做“exosomes”,外泌體可以穿過細(xì)胞并且可以參與細(xì)胞間的信息傳遞和物質(zhì)交換,幾乎已經(jīng)被當(dāng)做成全新的細(xì)胞間的信息和物質(zhì)交換的方式,在真核生物中,幾乎絕大部分的細(xì)胞都可以分泌外泌體,并且可以存在于血液,乳汁等各種體液中。外泌體中攜帶著不同種類的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、核酸,其自身的脂質(zhì)雙分子層可以保護(hù)這些物質(zhì)不會受到外界的降解,并可以通過其攜帶的各種miRNA在細(xì)胞間發(fā)揮作用,并在多種腫瘤中發(fā)揮非常重要的作用。

2 miRNA的生物學(xué)特性

miRNA是存在于真核生物中的一類內(nèi)源性的、具有調(diào)控功能的、非編碼RNA,大小一般為20～25個核苷酸,并且具有調(diào)控功能的內(nèi)源性分子,但是沒有開放閱讀框架(ORF)[3],通常通過與其調(diào)控的靶基因3′-非翻譯區(qū)相結(jié)合,來調(diào)控相關(guān)靶基因的表達(dá),具備高度保守性、組織性和時序性等特性。miRNA通過與靶基因的5′-非翻譯區(qū),或者啟動子區(qū)結(jié)合[4],參與細(xì)胞的增殖、凋亡、遷移和侵襲等重要環(huán)節(jié),其異常表達(dá)與腫瘤和其他疾病有關(guān),具有致癌或抑癌的活性,在各類腫瘤中不同miRNA表達(dá)水平的失調(diào)可以影響腫瘤的發(fā)生和進(jìn)展[5]。

3 外泌體miRNA在腫瘤中的表達(dá)與診療

在腫瘤治療初始階段診斷、控制治療反應(yīng),及為癌癥復(fù)發(fā)尋找新的標(biāo)志物非常重要[6-7],外泌體miRNA可以作為各類腫瘤早期的確診標(biāo)志物。

3.1 外泌體miRNA與腫瘤的早期診斷 外泌體的脂質(zhì)雙層膜結(jié)構(gòu)能夠保護(hù)miRNA不被RNase降解,從而可以提供各種原始腫瘤特征性的準(zhǔn)確細(xì)節(jié)[8]。而且健康人的血清外泌體miRNA與腫瘤病人的表達(dá)水平相比存在較大差異,所以miRNA可以作為腫瘤的早期確診的標(biāo)志物。KARIMI等[9]研究發(fā)現(xiàn),與健康人群相比,結(jié)直腸癌病人中血清外泌體miRNA-23a和miR-301a表達(dá)水平較高,于是猜測該外泌體miRNA可以作為早期結(jié)直腸癌病人的腫瘤確診的標(biāo)志物。TAKAHASI等[10]采用Taqman microRNA法檢測50例胰腺導(dǎo)管腺癌病人的血漿外泌體miRNA表達(dá)譜,發(fā)現(xiàn)在高復(fù)發(fā)Ⅱ型胰腺導(dǎo)管腺癌病人外泌體中miRNA-451a呈現(xiàn)出較高的表達(dá)水平,并且與胰腺導(dǎo)管腺癌腫瘤大小和分期呈正相關(guān)的趨勢,而且高度表達(dá)外泌體源性miRNA-451a的胰腺導(dǎo)管腺癌病人的總體的生存率和無病生存率明顯低于低表達(dá)外泌體源性miRNA-451a的胰腺導(dǎo)管腺癌病人,這說明血漿外泌體源性的miRNA-451a可以作為預(yù)測胰腺導(dǎo)管腺癌病人復(fù)發(fā)和預(yù)后的較為有效、可靠的標(biāo)志物。XIE等[11]研究發(fā)現(xiàn),2型糖尿病腎病病人的尿液外泌體中有96種miRNA的表達(dá)與2型糖尿病病人之間存在差異。CAZZOLI等[12]選出肺癌和正常吸煙的人血清外泌體中的差異miRNA,發(fā)現(xiàn)其中miR-378a、miR-379、miR-139-5p和miR-200b-5p這四種miRNA可以用來區(qū)分肺癌病人和正常吸煙人群,另外其中miR-151a-5p、miR-30a-3p、miR-200b-5p、miR-629、miR-100和miR-154-3p這五種miRNA可用來區(qū)別肺腺癌和肺肉芽腫瘤病人。

3.2 外泌體miRNA與腫瘤的預(yù)后與復(fù)發(fā) 外泌體可以轉(zhuǎn)運(yùn)miRNA從而能促使腫瘤的復(fù)發(fā),因此,檢測外泌體差異miRNA可提高臨床治療確診的準(zhǔn)確性。KUMATA 等[13]通過分析Ⅰ期胃癌病人復(fù)發(fā)組、非復(fù)發(fā)組和健康對照組之間的外泌體miRNA的表達(dá)水平,發(fā)現(xiàn)在Ⅰ期胃癌病人的復(fù)發(fā)組中的血漿外泌體miRNA-23b表達(dá)水平下降,而經(jīng)過qRT-PCR驗(yàn)證的胃癌病人的血漿外泌體和組織中miRNA-23b的表達(dá)存在較為顯著的正相關(guān),胃癌血漿外泌體miRNA-23b表達(dá)水平明顯低于正常健康人。GONG等[14]研究并發(fā)現(xiàn)了一種基于乳腺癌干細(xì)胞相關(guān)的10個miRNA的預(yù)測腫瘤預(yù)后新模式,能很好地預(yù)測激素受體陽性和HER2陰性(HR+/HER2-)非轉(zhuǎn)移性乳腺癌的復(fù)發(fā)。此外,近年來有研究發(fā)現(xiàn),血清miR-1290是結(jié)直腸腫瘤早期診斷、復(fù)發(fā)和預(yù)后的新型生物標(biāo)志物[15]。

3.3 外泌體miRNA與腫瘤的臨床治療 外泌體miRNA在腫瘤的臨床治療方面有相當(dāng)可觀的潛力,隨著抗腫瘤藥物的不斷發(fā)展與更新,miRNA在各類腫瘤中的治療中的作用只會變得越來越不可或缺。YANG等[16]研究表明經(jīng)過胃癌細(xì)胞外泌體運(yùn)送的miRNA-130a可以促進(jìn)血管的生成和腫瘤的生長,因此抑制其表達(dá)或阻斷有過表達(dá)miRNA-130a外泌體的傳遞可以作為胃癌中抗血管生成治療較為有效的新策略。在結(jié)直腸癌中,結(jié)直腸癌細(xì)胞來源的外泌體miRNA-25-3p能被轉(zhuǎn)運(yùn)至血管內(nèi)皮細(xì)胞,通過靶向結(jié)合Krüppel樣因子2和Krüppel樣因子4來提高血管通透性和促進(jìn)血管生成,揭示外泌體miRNA-25-3p可以作為抗血管手段治療結(jié)直腸癌的一個新靶點(diǎn)[17]。KOMATSU等[18]研究食管鱗狀細(xì)胞癌病人發(fā)生抗藥性與miR-21表達(dá)的相關(guān)性,對所有病人都使用順鉑+5-氟尿嘧啶進(jìn)行手術(shù)前的化療,結(jié)果發(fā)現(xiàn)miRNA-21過度表達(dá)與化學(xué)藥物抵抗相關(guān)。LIU等[19]發(fā)現(xiàn)對阿霉素耐藥的胃癌細(xì)胞SGC7901/ADR分泌的外泌體中miR-501高度表達(dá),外泌體miR-501能夠通過抑制胃癌細(xì)胞BH3樣序列蛋白而獲得阿霉素耐藥性,這一研究發(fā)現(xiàn)說明并猜測外泌體miR-501可以作為胃癌的潛在診斷標(biāo)志和胃癌的新型治療的靶點(diǎn)。另外,有研究[20]發(fā)現(xiàn),miR-423-5p水平的過表達(dá)也加快了GBM神經(jīng)球的形成,而且使神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞對化療藥物替莫唑胺呈現(xiàn)抵抗活性。

根據(jù)近幾年的研究成果可以看出,外泌體miRNA既能夠作為早期的診斷的標(biāo)志物,對于絕大多數(shù)的腫瘤來說,又可以成為臨床上治療腫瘤的重要證據(jù)與相關(guān)靶點(diǎn)。因此了解并熟悉掌握外泌體的功能對于腫瘤的診斷與治療非常重要,隨著對外泌體越來越深入的研究與了解,我們將更細(xì)致地了解外泌體在各個腫瘤間的作用機(jī)制,為腫瘤的治療與診斷提供全新的分子機(jī)制與理論依據(jù)。