外泌體與卵巢癌耐藥關(guān)系的研究進(jìn)展

周冠楠， 顧圓圓， 華克勤， 丁景新

復(fù)旦大學(xué)附屬婦產(chǎn)科醫(yī)院婦產(chǎn)科，上海 200011

卵巢癌在女性生殖系統(tǒng)三大惡性腫瘤中預(yù)后最差，其發(fā)病率在我國婦科腫瘤中居第3位，病死率高居首位，對女性患者的生命造成嚴(yán)重威脅。全球范圍內(nèi)，每年卵巢癌新發(fā)病例達(dá)24萬，每年死亡病例有15萬，成為婦科惡性腫瘤中最棘手的腫瘤[1-2]。卵巢癌早期癥狀隱匿，大約75%的卵巢癌患者被明確診斷時已經(jīng)發(fā)展到疾病晚期且伴有廣泛轉(zhuǎn)移，手術(shù)常不能完全切除，因此瘤體減滅術(shù)合并以鉑類為基礎(chǔ)的藥物聯(lián)合化療是目前臨床上常用的治療方案[3]。雖然80%的卵巢癌患者對以鉑類為主的一線化療方案敏感，但復(fù)發(fā)率高達(dá)60%以上；其中大部分患者在一線化療后會出現(xiàn)繼發(fā)的耐藥[4]，而卵巢癌患者的耐藥直接導(dǎo)致化療藥物無法對卵巢癌細(xì)胞進(jìn)行有效的殺傷和抑制，進(jìn)而導(dǎo)致病情惡化，嚴(yán)重影響卵巢癌患者的生存期和生活質(zhì)量。卵巢癌化療耐藥成為臨床上棘手的難題，而其發(fā)生耐藥的機(jī)制研究也成為近年來研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

近年來外泌體成為腫瘤學(xué)研究的熱點(diǎn)，其在腫瘤進(jìn)展中的功能受到密切關(guān)注[5]。大量研究[6-7]表明，外泌體作為細(xì)胞間信息傳遞的關(guān)鍵信使，無論是在鄰近腫瘤細(xì)胞間或是遠(yuǎn)處腫瘤細(xì)胞間都會起到溝通信息和物質(zhì)運(yùn)輸?shù)墓δ埽M(jìn)而形成了一個信息、物質(zhì)交換網(wǎng)絡(luò)，并可以通過直接或間接作用影響腫瘤細(xì)胞對藥物的敏感性。

1 外泌體

外泌體首次于20世紀(jì)80年代被發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時的研究[8]認(rèn)為，細(xì)胞分泌外泌體的過程是一種細(xì)胞自身選擇性去除其細(xì)胞質(zhì)膜蛋白的單純的過程。隨著實(shí)驗方案的改進(jìn)和技術(shù)的發(fā)展，在血液、尿液、胸水、腹水、腦脊液[10]中均可以發(fā)現(xiàn)外泌體，目前普遍認(rèn)為體內(nèi)的各類細(xì)胞都能夠分泌外泌體[9]。外泌體是一種直徑40～100 nm的具有生物雙層膜的囊泡結(jié)構(gòu)，其膜結(jié)構(gòu)主要由磷脂雙分子層構(gòu)成，囊泡結(jié)構(gòu)內(nèi)部包含多種生物活性成分，主要包括蛋白質(zhì)、糖類、核酸[如DNA、mRNA、miRNA、長鏈非編碼RNA(lncRNA)及環(huán)狀RNA(cirRNA)等]以及脂類等[11-13]。近年來研究[14-15]表明，細(xì)胞可以通過分泌外泌體與鄰近的或者遠(yuǎn)距離的細(xì)胞融合，介導(dǎo)生物活性物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和生物信號的傳遞，進(jìn)而調(diào)節(jié)細(xì)胞的生理功能，維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)以及細(xì)胞之間的信息和物質(zhì)交流，而外泌體中不同的內(nèi)容物決定外泌體發(fā)揮著不同的生物學(xué)功能。此外，越來越多的研究[16]表明，外泌體參與抗原遞呈、刺激免疫細(xì)胞分化等免疫調(diào)節(jié)過程。

2 外泌體促進(jìn)卵巢癌的發(fā)生發(fā)展

大部分卵巢癌的治療手段為瘤體減滅術(shù)聯(lián)合術(shù)后化療，盡管大部分卵巢癌首次化療效果較好，但因其化療耐藥導(dǎo)致的疾病復(fù)發(fā)和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移非常常見。近年來越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，外泌體可以通過調(diào)控卵巢癌的生物學(xué)行為，在卵巢癌的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。有研究[17]表明，約85.4%的卵巢癌患者腹水中可檢出外泌體，這些外泌體可在樹突狀細(xì)胞(dendritic cells, DC)并存的條件下誘導(dǎo)DC前體細(xì)胞、DC和外周血單個核細(xì)胞(peripheral blood mononuclear cell, PBMC)的凋亡，從而最終抑制外周血單核細(xì)胞的殺傷功能。卵巢癌外泌體憑借其高表達(dá)的miR-222-3p可誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞發(fā)生M2型極化。M2型巨噬細(xì)胞具有抑制免疫應(yīng)答、促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長與轉(zhuǎn)移的功能，因此卵巢癌外泌體憑借其高表達(dá)的miR-222-3p可以間接抑制免疫應(yīng)答。有研究[18]表明，使用腫瘤壞死因子樣細(xì)胞凋亡弱誘導(dǎo)劑(TWEAK)處理巨噬細(xì)胞，可以顯著增加巨噬細(xì)胞內(nèi)及巨噬細(xì)胞外泌體中的miRNA-7水平，進(jìn)而通過降低表皮生長因子受體/蛋白激酶B/細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(EGFR/AKT/ERK1/2)信號通路活性抑制卵巢癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移。腹膜轉(zhuǎn)移是卵巢癌的重要生物學(xué)行為之一，卵巢癌細(xì)胞外泌體在腹膜轉(zhuǎn)移的發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。Nakamura等[19]通過實(shí)驗證明，卵巢癌細(xì)胞分泌的外泌體可以誘導(dǎo)人腹膜間皮細(xì)胞(human peritoneal mesothelial cells, HPMCs)發(fā)生間皮細(xì)胞間充質(zhì)樣轉(zhuǎn)變(mesothelial-mesenchymal transition, MMT)，促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲。而Wu等[20]證實(shí)卵巢癌患者腹水中的腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor associated macrophages, TAM)外泌體通過其攜帶的miR-146b-5p抑制內(nèi)皮細(xì)胞的遷移，然而卵巢癌SKOV3細(xì)胞外泌體可以通過某些lncRNA逆轉(zhuǎn)TAM的這種抑制作用。隨著對卵巢癌研究的進(jìn)一步深入，發(fā)現(xiàn)與非高級別漿液性卵巢癌相比，高級別漿液性卵巢癌更易通過外泌體誘導(dǎo)新生血管的形成，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤的轉(zhuǎn)移[21-22]。

3 外泌體參與卵巢癌耐藥中的研究進(jìn)展

3.1 卵巢癌細(xì)胞外泌體通過轉(zhuǎn)運(yùn)耐藥相關(guān)的ncRNA參與耐藥 與其他腫瘤一樣，卵巢癌細(xì)胞外泌體中攜帶的miRNA可以參與其耐藥發(fā)生。耐藥卵巢癌細(xì)胞外泌體可通過轉(zhuǎn)運(yùn)miRNA而介導(dǎo)卵巢癌耐藥(圖1)。有研究[23-24]發(fā)現(xiàn)，卵巢癌順鉑耐藥細(xì)胞系A(chǔ)2780-CP中的miR-21-3p(其靶向分子是NAV3)顯著高表達(dá)，轉(zhuǎn)染了miR-21-3p的順鉑敏感性A2780細(xì)胞可以被誘導(dǎo)發(fā)生耐藥。進(jìn)一步的研究表明，順鉑耐藥細(xì)胞A2780-CP可以通過其分泌的外泌體誘導(dǎo)順鉑敏感性細(xì)胞A2780產(chǎn)生耐藥性。

以往研究[24-25]表明，miR-1246可以通過抑制其靶基因Cav1的表達(dá)而抑制外泌體的產(chǎn)生，并通過與受體細(xì)胞的血小板衍生生長因子β(PDGFβ)受體結(jié)合而抑制細(xì)胞的增殖。miR-1246抑制劑聯(lián)合化療可以縮小腫瘤體積[25]。進(jìn)一步的研究[24]表明，卵巢癌細(xì)胞中miR-1246可直接作用于靶基因而Cav1參與外泌體的轉(zhuǎn)移過程。研究者[25]分析TCGA等生物信息數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，高表達(dá)miR-1246同時低表達(dá)Cav1的卵巢癌患者總體預(yù)后較差。進(jìn)一步的研究表明，紫杉醇耐藥卵巢癌細(xì)胞外泌體中miR-1246的表達(dá)明顯高于紫杉醇敏感卵巢癌外泌體。通過對卵巢癌細(xì)胞過表達(dá)Cav1和anti-miR-1246可以明顯增加卵巢癌細(xì)胞對紫杉醇的敏感性。

Crow等[26]研究發(fā)現(xiàn)，卵巢癌耐藥細(xì)胞A2780-CP產(chǎn)生的外泌體可降低敏感細(xì)胞A2780的藥物敏感性，增加其耐藥性。該研究還發(fā)現(xiàn)，將卡鉑耐藥卵巢癌細(xì)胞OVCAR10外泌體與敏感細(xì)胞A2780共培養(yǎng)，同樣增加A2780的耐藥性。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，耐藥細(xì)胞外泌體引起的多種敏感細(xì)胞耐藥與SMAD4基因突變有關(guān)，耐藥株細(xì)胞的SMAD4基因突變引起上皮細(xì)胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)分化(EMT)這一耐藥標(biāo)志的上調(diào)，進(jìn)而釋放外泌體，誘導(dǎo)對化療藥物敏感的卵巢癌細(xì)胞產(chǎn)生耐藥性。

圖1 外泌體參與卵巢癌耐藥機(jī)制示意

3.2 卵巢癌細(xì)胞外泌體通過轉(zhuǎn)運(yùn)活性蛋白質(zhì)參與耐藥 目前，P-gp蛋白(P-glycoprotein)參與腫瘤細(xì)胞耐藥性的研究受到廣泛關(guān)注。有研究[27]推測，卵巢癌細(xì)胞外泌體通過轉(zhuǎn)運(yùn)P-gp蛋白參與卵巢癌耐藥性的傳遞。該研究表明，使用紫杉醇分別處理卵巢癌細(xì)胞耐藥株和卵巢癌細(xì)胞敏感株后，紫杉醇在卵巢癌細(xì)胞耐藥株內(nèi)含量較少而在其分泌的外泌體中大量存在，但在卵巢癌細(xì)胞敏感株內(nèi)卻大量累積。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，卵巢癌細(xì)胞紫杉醇耐藥株A2780/PTX來源的外泌體(A2780/PTX-exosome)中富含豐富的藥物外排蛋白P-gp，而在卵巢癌細(xì)胞紫杉醇敏感株A2780來源的外泌體(A2780-exosome)中幾乎不含P-gp蛋白。將耐藥卵巢癌細(xì)胞釋放的外泌體與藥物敏感細(xì)胞系共培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，藥物敏感細(xì)胞的P-gp表達(dá)量增加，其對紫杉醇的耐藥性提高5倍。這表明耐藥細(xì)胞外泌體中的P-gp轉(zhuǎn)移到A2780細(xì)胞中，化療藥物被排出細(xì)胞外。

3.3 卵巢癌基質(zhì)細(xì)胞外泌體參與耐藥 基質(zhì)細(xì)胞在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用，其中成纖維細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞及脂肪細(xì)胞等共同參與組成腫瘤微環(huán)境。Cho等[28]研究發(fā)現(xiàn)，卵巢癌細(xì)胞外泌體具有促分化作用，可以促使腫瘤基質(zhì)中的間充質(zhì)干細(xì)胞向腫瘤相關(guān)的肌成纖維細(xì)胞方向分化，這類肌成纖維細(xì)胞參與組成腫瘤基質(zhì)，通過釋放細(xì)胞因子增加腫瘤的侵襲能力。另有研究[29]發(fā)現(xiàn)，上皮性卵巢癌來源的外泌體可以通過其攜帶的miR-222-3p激活巨噬細(xì)胞分化成腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞亞型(TAM)，該巨噬細(xì)胞亞型和細(xì)胞因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子-3/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活蛋白(SOCS3/STAT3)通路相關(guān)，具有促進(jìn)腫瘤發(fā)展的作用。Au等[30]研究發(fā)現(xiàn)，基質(zhì)細(xì)胞外泌體可以將miRNA-21轉(zhuǎn)入腫瘤細(xì)胞，進(jìn)而作用于凋亡酶激活因子(APAF1)而產(chǎn)生耐藥性。將卵巢癌細(xì)胞分別與表達(dá)miR-21和不表達(dá)miR-21的胚胎成纖維細(xì)胞外泌體共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)表達(dá)miR-21外泌體處理后的卵巢癌細(xì)胞具有紫杉醇耐藥性。

3.4 卵巢癌細(xì)胞外泌體直接外排藥物分子參與耐藥 卵巢癌細(xì)胞外泌體可以包裹細(xì)胞內(nèi)化療藥物，直接外排藥物分子而降低細(xì)胞內(nèi)有效藥物濃度，導(dǎo)致藥效降低。研究[31]表明，腫瘤細(xì)胞通過其分泌的外泌體，可以將熒光標(biāo)記的多柔比星排出細(xì)胞。在多種惡性腫瘤中的細(xì)胞內(nèi)體囊泡和多囊泡小體(MVB)的膜上都富含包括P-gp、多藥耐藥相關(guān)蛋白-1(MRP-1)、乳腺癌耐藥蛋白(BCRP)和ATP轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(ABCA3)等蛋白在內(nèi)的大量轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，這些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白由于具有相同的跨膜結(jié)構(gòu)域，又被稱MRD-ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。MDR-ABC可以將腫瘤細(xì)胞內(nèi)的藥物轉(zhuǎn)運(yùn)至內(nèi)體和MVB，通過釋放外泌體的方式將藥物從胞內(nèi)排至胞外，引起腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生耐藥(圖1)。Safaei等[32]研究發(fā)現(xiàn)，卵巢癌耐藥株2008/C13*5.25細(xì)胞的耐藥性與其外泌體介導(dǎo)的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)。與敏感細(xì)胞2008相比，耐藥卵巢癌2008/C13*5.25細(xì)胞外泌體中都富含藥物外排蛋白MRP2、ATP7A、ATP7B和溶酶體相關(guān)蛋白1(LAMP1)，耐藥細(xì)胞通過具有外排作用的外泌體外排鉑類化療藥物，進(jìn)而產(chǎn)生耐藥性。

4 結(jié) 語

外泌體作為細(xì)胞間物質(zhì)交換和信息傳遞的運(yùn)載體，不僅與腫瘤的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切，同時在卵巢癌耐藥性的產(chǎn)生過程中同樣發(fā)揮重要作用。一直以來，化療耐藥性作為卵巢癌治療的難點(diǎn)和研究熱點(diǎn)，受到廣泛關(guān)注。卵巢癌細(xì)胞及其周圍微環(huán)境中的細(xì)胞，利用分泌的外泌體中攜帶的特異性蛋白、核酸等物質(zhì)，產(chǎn)生并傳遞化療耐藥性。外泌體參與卵巢癌耐藥性產(chǎn)生和傳遞的分子機(jī)制，包括傳遞耐藥特性的外泌體的產(chǎn)生、外泌體的內(nèi)化攝取以及外泌體內(nèi)容物傳遞耐藥性的分子信號通路，對認(rèn)識卵巢癌耐藥機(jī)制意義重大。從臨床應(yīng)用角度而言，外泌體的特異性生物學(xué)特征，為耐藥卵巢癌的早期診斷及精準(zhǔn)治療提供了全新的途徑。對外泌體的深入研究，有助于合理地對卵巢癌患者進(jìn)行更精準(zhǔn)的臨床診斷、監(jiān)測、治療。但是目前有關(guān)外泌體與卵巢癌耐藥關(guān)系的研究仍亟待提高和深入，很多外泌體參與卵巢癌耐藥的具體通路和機(jī)制仍不十分清楚，尚未形成比較明確的外泌體介導(dǎo)卵巢癌耐藥的研究結(jié)果。外泌體參與卵巢癌耐藥性的傳遞，提示其在卵巢癌的治療中具有很好的應(yīng)用前景，對指導(dǎo)卵巢癌治療策略的開發(fā)和改良提供了新思路。