外泌體在胰腺腫瘤中的研究進展

陳小平，寇玉彬，陸運松，鄭 濤 （上海中醫藥大學附屬曙光醫院寶山分院膽胰外科，上海201900）

外泌體在胰腺腫瘤中的研究進展

陳小平，寇玉彬，陸運松，鄭 濤 （上海中醫藥大學附屬曙光醫院寶山分院膽胰外科，上海201900）

外泌體（Exosomes）是多種活細胞向胞外分泌的直徑為40～100 nm的囊泡樣小體，包含細胞蛋白質和核酸的脂質雙層小體，不包含細胞器，參與細胞間重要信息交流和生理功能的調控．外泌體在腫瘤的發生、相關免疫反應、化療抗藥性以及轉移中發揮著重要作用．近年來發現外泌體在胰腺腫瘤發生、發展、抗藥性和臨床診斷中具有異常的重要作用．本文將著重闡述外泌體如何促進胰腺癌進展、微環境重塑和化學耐藥誘導等方面的作用和機制．

外泌體；胰腺腫瘤；生物學特征

0 引言

胰腺癌是一種高致死性惡性腫瘤，世界范圍內針對胰腺癌診斷和治療的研究進展相對緩慢，然而，近幾年有關外泌體在胰腺癌發生、轉移和治療中的研究結果給胰腺癌的研究帶來了新熱點．外泌體（exosomes）是由諸如血細胞、樹突狀細胞、腫瘤細胞和腫瘤間質細胞等分泌到細胞微環境、機體體液中的囊泡樣小體，含有多種生物活性物質，如：脂質、蛋白質、核酸（mRNA、miRNAs、其他多種RNA及片斷化DNA）［1］．外泌體通過與靶細胞細胞膜上相應配體結合，與靶細胞發生作用或融合，實現與靶細胞間生物信息交流，導致腫瘤細胞的異質性、免疫應答、腫瘤相關細胞和微環境等發生改變，進而影響腫瘤的發生和發展．

1 胰腺癌外泌體的生物學特征

外泌體是由Pan等［2］在研究網織紅細胞多泡體胞外細胞質融合時首先發現．外泌體直徑為40～100 nm［3］，是通過胞吞途徑釋放進入體液的微小囊狀小體，由富含磷脂、脂筏、神經酰胺和鞘磷脂等的雙層脂質分子所構成［4－5］，內含脂質、DNA、基因編碼蛋白質和非編碼 RNA（non?code RNA， ncRNA）等，內容物種類繁多，功能各異．在胰腺癌患者血液中成功分離出700～800種外泌體蛋白［6］，575 種蛋白質編碼基因，9種涉及酶、細胞凋亡和轉錄調節因子、分泌因子的開放閱讀結構域，5種 cDNA，26種微小 RNA（minR?NAs，miRs）和一個長非編碼 RNA［7］．各種外泌體在胰腺癌發生、增殖、遷移、免疫耐受和藥物抵抗過程中起著重要作用．

2 外泌體與胰腺癌診斷

研究證實外泌體在胰腺癌診斷中具有重要的標志性價值．Madhavan等［8］研究胰腺癌患者腫瘤外泌體時，發現 83%患者血清外泌體 miR?1246、miR?4644、miR?3976 和 miR?4306 表達水平顯著升高，并且在早期胰腺癌患者血清中出現異常顯著的高表達．Machida等［9］研究發現胰腺癌患者唾液中外泌體miR?1246和miR?4644較正常對照組呈現異常高表達，二者聯合分析則顯現出與胰腺癌具有高度相關性（P＝0．005），提示血清和唾液中外泌體 miR?1246、miR?4644檢測對胰腺癌診斷有重要意義，并且聯合檢測具有更高的診斷意義，但是入組的樣本數量均偏小．Melo等［10］發現胰腺癌患者血清中磷脂酰肌醇聚糖?1（glypican?1， GPC?1）外泌體異常升高，且在早期胰腺癌患者血清中GPC?1外泌體即高表達，分析發現GPC?1外泌體核心蛋白對胰腺癌診斷具有絕對高的特異性和敏感性，并且GPC?1外泌體表達水平與胰腺癌的腫瘤負荷密切相關，深入研究分析證實GPC?1外泌體的異常表達可能與KRAS突變相關．而Lai等［11］研究發現胰腺癌患者血清中外泌體miR?10b、 miR?21、 miR?30c 和 miR?181a 呈現明顯的高表達，外泌體 miR?let7a則顯著低表達，其中miR?10b和miR?30c外泌體在全部29例胰腺癌患者中均呈顯著高表達，并且在胰腺癌切除術24 h后快速下降至正常，證實miR?10b和miR?30c對胰腺癌診斷具有高度特異性和敏感性．但是，胰腺癌GPC?1外泌體較胰腺炎患者升高有限，缺乏統計學差異，且胰腺癌手術切除后持續時間較長．因此，作者認為miR?10b 和 miR?30c較 GPC?1和 CA19?9 對胰腺癌的診斷更有臨床意義，然而，作者測定的是GPC?1外泌體而非測定GPC?1核心蛋白，且入組的病例樣本量小．Mikamori等［12］證實胰腺癌患者血清中 miR?155外泌體異常高表達，且血清中miR?155外泌體與胰腺腫瘤組織中miR?155外泌體具有高度相關性，結合臨床分析發現血清miR?155外泌體與胰腺癌患者無病生存時間高度相關，而與總生存率無關，提示miR?155外泌體可以作為胰腺癌患者預后判斷指標之一．雖然眾多學者對胰腺癌患者腫瘤外泌體進行了研究探討，相繼提出循環血清中外泌體可以作為預測早期胰腺癌的潛在生物標志物，并可指導個性化腫瘤治療［13］，但是，這些研究的樣本量偏小，所研究外泌體種類、測定的方法不盡相同．由于胰腺癌的外泌體類型眾多，內含物多樣，現有研究的代表性十分有限，尚未得到廣泛認同，胰腺癌外泌體是否能真正成為胰腺癌診斷的標志物質，尚需大量基礎和臨床研究探索．

3 胰腺癌外泌體對周圍細胞的作用

腫瘤微環境在腫瘤發展過程中起著重要作用，腫瘤細胞可以通過分泌外泌體來影響靶細胞的穩態，導致靶細胞出現某種特性的改變，Mikamori等［12］研究暴露于吉西他濱的胰腺導管癌細胞會釋放出miR?155外泌體，其可能通過抑制TP53INP1的表達促進胰腺癌細胞抗凋亡活性，同時促使更多的胰腺癌細胞分泌miR?155外泌體，如此往復，miR?155外泌體經過“多米諾”樣腫瘤細胞間播撒，不斷促進胰腺腫瘤細胞增殖，影響著胰腺癌患者的預后，揭示了胰腺癌分化外泌體對胰腺癌細胞增殖的促進作用．Costa?Silva等［14］研究發現，肝臟Kupffer細胞攝取胰腺癌細胞外泌體后，引起肝臟星狀細胞TGF?β分泌增加和纖維蛋白表達上調，導致局部基質纖維化，而這纖維化內環境增強了肝臟對骨髓分化巨噬細胞的招募作用，進一步誘導肝臟胰腺腫瘤前轉移小體的形成，為胰腺癌細胞肝臟內定殖創造了必要的微環境條件，促進胰腺癌的肝臟定殖轉移．Zhou等［15］證實 PANC?1外泌體miR?203與樹突細胞作用誘導樹突細胞的Toll樣受體?4（toll like receptor?4， TLR?4）表達下降，進而抑制樹突細胞的免疫應答反應及其下游細胞因子（TNF、IL?12）產生．Sagar 等［16］證實胰腺癌外泌體可能通過小窩蛋白和大胞飲的機制將外泌體內化至脂質細胞中，導致脂質細胞分解．Song等［17］揭示胰腺癌外泌體富含有EGFR和HER?2，通過轉化絡氨酸受體激酶磷酸化，導致凋亡相關蛋白失活，從而激活腫瘤相關單核細胞的MARK途徑，導致腫瘤相關單核細胞生存延長．Javeed等［18］證實胰腺癌細胞外泌體含有腎上腺髓質素和 CA19?9，其易于通過小窩蛋白介導的內吞作用或吞飲作用進入胰島β細胞，與胰島β細胞中的受體結合，導致胰島β細胞功能障礙，抑制胰島素的分泌，引起血糖升高．而持續的高血糖狀態可以為腫瘤細胞的增殖提供營養基礎，這也許就是胰腺癌合并糖尿病預后差的重要內在原因．因此，胰腺癌分化來源外泌體可與其周圍相關細胞發生作用，改變其周圍相關細胞生理功能，這種改變可能使胰腺癌細胞具有更好的生長、轉移環境和豐富的營養基礎，從而展現出腫瘤自身更強的遷移性和侵襲性．如果臨床上能有效阻斷外泌體對其周圍相關細胞的作用，可能大大減緩胰腺癌的轉移和生長．因此，胰腺癌外泌體與自身和周圍細胞作用，誘導腫瘤增殖和周圍環境的重塑值得深入研究．

4 腫瘤相關細胞外泌體與胰腺癌細胞的作用

在胰腺癌的發展過程中，一些與腫瘤相關細胞外泌體對胰腺癌進展起著重要的促進作用．Zhao等［19］研究發現，腫瘤相關成纖維母細胞外泌體（cancer?as?sociated fibroblasts?derived exosomes， CDEs）包含完整的代謝產物，包括氨基酸、脂質和檸檬酸循環中間體，這些物質正是處于饑餓狀態中胰腺癌細胞所必須的營養要素，CDEs通過大胞飲機制將營養物質分發給每一個癌細胞，還能抑制胰腺癌細胞線粒體氧化磷酸化，促進癌細胞醣酵解和谷氨酰胺依賴的羧基化作用，進而促進胰腺癌細胞增殖．Takikawa等［20］發現胰腺癌患者胰腺星狀細胞外泌體miRNA?21?5p和miRNA?451a異常高表達，并且高表達外泌體 miRNA?21?5p和miRNA?451a能刺激胰腺癌細胞表達趨化因子配體?1和趨化因子配體?2，進一步介導促進胰腺癌細胞增殖、遷移．而胰腺星狀細胞外泌體對胰腺癌細胞的活性作用可以被外泌體抑制劑（GW4869）所抑制．因此，腫瘤相關細胞外泌體可以對腫瘤細胞進行相應調節，有利于腫瘤細胞遷移定殖；為胰腺癌細胞提供一定的營養基礎，有利于腫瘤細胞定殖初期的營養生長．所以，胰腺癌細胞和腫瘤相關細胞在微環境中通過外泌體動態交互作用可能是腫瘤進展的關鍵所在，細胞外泌體可能是細胞間調節的重要物質基礎，具有極高的基礎和臨床研究價值．

5 外泌體與免疫逃逸

腫瘤的免疫逃逸機制對腫瘤的生長和轉移具有重要的意義．Friedman等［21］證實胰腺癌細胞來源外泌體miR?21和miR?203可通過抑制樹突細胞分化含有特異性誘導腫瘤細胞凋亡活性蛋白外泌體的釋放，抑制CD4＋和CD8＋T細胞活性，阻抑調節T細胞免疫反應．Ding 等［22］發現胰腺癌外泌體 miR?212?3p 高表達，能顯著抑制樹突細胞X相關蛋白調節因子（regu?latory factor X?associated protein， RFXAP）的表達，RFXAP是主要組織相容性復合體?Ⅱ（major histo?compatibility complex?Ⅱ， MHC?Ⅱ）一種重要轉錄因子，進而抑制樹突細胞MHC?Ⅱ的表達；進一步的臨床研究證實胰腺癌組織中外泌體 miR?212?3p和RFXAP呈負相關，說明胰腺癌外泌體miR?212?3p通過抑制胰腺樹突細胞RFXAP表達來降低胰腺樹突細胞MHC?Ⅱ表達，誘導機體對腫瘤細胞免疫耐受．Javeed等［23］發現在胰腺癌患者血清中具有免疫抑制單核細胞（CD14＋HLA?DRlo／neg），異常高表達，并且CD14＋HLA?DRlo／neg主要見于其與胰腺癌外泌體有相互作用的單核細胞；進一步的實驗研究揭示，胰腺癌來源外泌體之所以導致單核細胞的免疫抑制，是通過改變STAT3通路功能誘導精氨酸酶和活性氧的產生來實現的．由此可見，外泌體與免疫細胞相互作用，從不同途徑促進胰腺癌逃逸機體免疫系統的識別、監視和殺傷作用．因此，外泌體可能是胰腺癌免疫逃逸過程重要的物質基礎之一，可能具有潛在的治療價值，值得深入研究探索．

6 外泌體與胰腺癌耐藥

外泌體在胰腺癌化療耐藥產生過程中起著促進作用．Richards等［24］發現腫瘤相關纖維母細胞（cancer?associated fibroblasts， CAFs） 暴露于胰腺癌化療藥物吉西他濱中，CAFs釋放外泌體顯著上升．CAFs外泌體作用于腫瘤細胞進而上調化療抵抗誘導因子Snail的表達，導致表達Snail受體的腫瘤細胞產生化療藥物抵抗，并促進腫瘤細胞增殖，而這種耐藥作用可以被外泌體抑制劑（GW4869）所阻抑．Patel等［25］同樣證實在吉西他濱治療條件下，胰腺癌外泌體是影響胰腺癌化療效果的唯一重要因素，基因組分析顯示在胰腺癌外泌體中SOD2和過氧化氫酶基因（catalase，CAT）顯著高表達，而吉西他濱代謝基因脫氧胞苷激酶（deoxycytidine kinase，DCK）表達顯著降低．事實上SOD／CAT高表達起到了部分抑制了吉西他濱誘導活性氧產生的作用，DCK的下調影響了吉西他濱代謝，這種作用是通過外泌體釋放miR?155實現的．因此，腫瘤外泌體通過兩方面促進了化療耐藥的產生．Mikamori等［12］同樣證實外泌體 miR?155 增強了腫瘤細胞抗藥性，并且富含miR?155的外泌體在腫瘤細胞間的循環播撒進一步提升了相應的生物學效應，提示外泌體在腫瘤耐藥的機制中起著重要作用．雖然外泌體在胰腺癌吉西他濱化療耐藥方面被證實起著一定作用，但是代表的普遍性不夠，同時，是否具有臨床意義尚缺乏研究支撐，還需深入全面的研究探索．

7 結語

胰腺癌細胞及其周圍相關細胞分泌的外泌體在細胞間傳遞，通過與細胞膜上相應受體結合實現細胞間通信交流，導致腫瘤異質性、免疫應答、腫瘤相關細胞和微環境的改變，參與了腫瘤發生發展、免疫逃逸、微環境重塑等諸多病理過程，并起著促進腫瘤的發生、增殖和轉移的重要作用，為胰腺癌的研究開創了新方向和新思路．然而，胰腺癌外泌體的內容物種類繁多、功能復雜、機制各異，尚未形成普遍共識．另外，那些異常低表達的胰腺癌外泌體也可能在胰腺癌的發生、增殖、轉移方面具有重要調節作用，尚未引起學者的重視．相信不久的將來，通過更廣泛深入的基礎和臨床研究，將會逐漸闡明外泌體在胰腺癌發生發展、侵襲轉移和免疫耐藥中的作用和機制，為胰腺腫瘤的早期診斷、治療和預防提供可靠的依據．

［1］Van der Pol E， B?ing AN， Harrison P， et al．Classification，func?tions，and clinical relevance of extracellular vesicles［J］．Pharmacol Rev，2012，64（3）：676－705．

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

［3］Brinton LT， Sloane HS， Kester M， et al．Formation and role ofexosomes in cancer［J］．Cell Mol Life Sci，2015，72：659－671．

［4］Colombo M， Raposo G， Théry C．Biogenesis， secretion，and intercel?lular interactions of exosomes and other extracellular vesicles［J］．Annu Rev Cell Dev Biol，2014，30：255－289．

［5］Zhang HG．Exosomal lipidsincell?cell communication［M］．New York NY USA：Springer， 2013：47－68．

［6］An M， Lohse I， Tan Z， et al．Quantitative proteomic analysis of serum exosomes from patients with locally advanced pancreatic cancer undergoing chemoradiotherapy［J］．J Proteome Res，2017，16（4）：1763－1772．

［7］Makler A，Narayanan R ．Mining exosomal genes for pancreatic cancer targets［J］．Cancer Genomics Proteomics，2017，14（3）：161－172．

［8］Madhavan B， Yue S， Galli U， et al．Combined evaluation of a panel of protein and miRNA serum?exosome biomarkers for pancreatic cancer diagnosis increases sensitivity and specificity［J］．Int J Cancer，2014，136（11）：2616－2627．

［9］Machida T， Tomofuji T， Maruyama T， et al．miR?1246 and miR?4644 in salivary exosome as potential biomarkers for pancreatobiliary tract cancer［J］．Oncol Rep，2016，36（4）：2375－2381．

［10］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．

［11］Lai X， Wang M， McElyea SD， et al．A microRNA signature in circulating exosomes is superior to exosomal glypican?1 levels for diagnosing pancreatic cancer［J］．Cancer Lett，2017，393：86－93．

［12］Mikamori M， Yamada D， Eguchi H， et al．MicroRNA?155 controls exosome synthesis and promotes gemcitabine resistance in pancreatic ductal adenocarcinoma［J］．Sci Rep，2017，7：42339

［13］Liu Y， Gu Y， Cao X．The exosomes in tumor immunity［J］．Oncoim?munology，2015，4（9）：e1027472．

［14］Costa?Silva B， Aiello NM， Ocean AJ， et al．Pancreatic cancer exosomes initiate pre?metastatic niche formation in the liver［ J］．Nat Cell Biol，2015，17（6）：816－826．

［15］Zhou M， Chen J， Zhou L， et al．Pancreatic cancer derived exosomes regulate the expression of TLR4 in dendritic cells via miR?203［J］．Cell Immunol，2014，292（1－2）：65－69．

［16］Sagar G，Sah RP，Javeed N，et al．Pathogenesis of pancreatic cancer exosome?induced lipolysis in adipose tissue［J］．Gut，2016，65（7）：1165－1174．

［17］Song X， Ding Y， Liu G， et al．Cancer cell?derived exosomes induce mitogen?activated protein kinase?dependent monocyte survival by transport of functional receptor tyrosine kinases［J］．J Biol Chem，2016，291（16）：8453－8564．

［18］Javeed N， Sagar G， Dutta SK， et al．Pancreatic cancer?derived exosomes causes paraneoplastic β?cell dysfunction［J］．Clin Cancer Res，2015，21（7）：1722－1733．

［19］Zhao H， Yang L， Baddour J， et al．Tumor microenvironment derived exosomes pleiotropically modulatecancer cell metabolism［J］．Elife，2016，5：e10250．

［20］Takikawa T，Masamune A，Yoshida N，et al．Exosomes derived from pancreatic stellate cells：microRNA signature and effects on pancreat?ic cancer cells［J］．Pancreas，2017，46（1）：19－27．

［21］Friedman A， Hao W．The role of exosomes in pancreatic cancer microenvironment［J］．Bull Math Biol，2017．

［22］Ding G， Zhou L， Qian Y， et al．Pancreatic cancer?derived exosomes transfer miRNAs to dendritic cells and inhibit RFXAP expression via miR?212?3p［J］．Oncotarget，2015，6（30）：29877－29888．

［23］Javeed N， Gustafson MP， Dutta SK， et al．Immunosuppressive CD14＋HLA?DRlo／negmonocytes are elevated inpancreatic cancer and“primed” by tumor?derived exosomes［J］．Oncoimmunology，2016，6（1）：e1252013．

［24］Richards KE， Zeleniak AE， Fishel ML， et al．Cancer?associated fibroblast exosomes regulate survival and proliferation of pancreatic cancer cells［J］．Oncogene，2017，36（13）：1770－1778．

［25］Patel GK， Khan MA， Bhardwaj A， et al．Exosomes confer chemore?sistance to pancreatic cancer cells by promoting ROS detoxification and miR?155?mediated suppression of key gemcitabine?metabolising enzyme， DCK［J］．Br J Cancer，2017，116（5）：609－619．

Research progress of exosomes in pancreatic cancer

CHEN Xiao?Ping， KOU Yu?Bin， LU Yun?Song， ZHENG Tao
Department of Biliary?pancreatic Surgery， Baoshan Branch of Shu?guang Hospital，Affiliated to Shanghai University of Traditional Chinese Medicine， Shanghai 201900， China

Exosomes are sorts of small extracellular vesicles ran?ging approximately from 40－100 nm in diameter， which consist of lipid?bilayercontaining proteins and nucleic acids except organelles，released by various cell types that serve as important message carriers and physiological function regulator during inter?cellular communication．They are known to play critical roles in cancer?genesis， cancer?related immune reactions， cancer?che?moresistance and metastasis，and also known to play crucial roles in the genesis， developing， chemoresistance and clinical diagnosis of pancreatic cancer in recent years．In this review， we describe the roles and mechanism with special focus on how exosomes con?tribute to pancreatic cancer progression， cancer associated micro?enviroment remodeling and chemoresistance induced．

exosomes； pancreatic cancer； biological character?istics

R739．41

A

2095?6894（2017）09?66?04

2017－05－10；接受日期：2017－05－25

陳小平．博士，主任醫師．研究方向：胰膽外科．E?mail：xiaopingcxp＠ sina．com