外泌體在胃癌診療中的研究進展

胡雅茹，任偉宏，李文博，劉朝陽，郭玲慧，張燕，蘇航

(1.河南中醫藥大學，河南 鄭州；2.河南中醫藥大學第一附屬醫院檢驗科，河南 鄭州)

0 前言

胃癌（GC）在全球范圍內最常見的癌癥中位于第五位，并且在惡性腫瘤致死率中居于第三位[1]。由于早期胃癌癥狀不明顯，直至晚期無法完全切除病變，GC 患者五年生存率僅有10-30%[2]。目前認為手術切除腫瘤是提高生存率的主要策略[3,4]。轉移是癌癥死亡的主要原因，其通過腫瘤和基質細胞中的多重內在和外在分子級聯來實現。GC 擴散轉移通過種植或分泌相應因子進行，不僅存在于局部組織，也影響遠處器官[5,6]。目前盡管在包括外科手術，化學療法和放射療法在內的治療方法方面取得了進步，但晚期GC 患者的預后仍然很差。GC 的早期階段通常沒有癥狀，導致診斷延遲以至于錯失手術治療的最佳時期。因此，可經過手術完整切除病變的GC 患者，其早期診斷對于提高生存率至關重要，能夠篩選早期GC 且具有高靈敏度和特異性的新型非侵入性生物標志物就顯得十分重要了。在過去的十年多中，人們對外泌體能否成為該標志物產生了濃厚的興趣。隨著研究發現，外泌體在腫瘤發生發展、侵襲轉移和免疫逃逸過程中起著很重要的作用，它不僅可以作為腫瘤診斷的生物標志物，還可以作為腫瘤治療的靶點參與治療[6-8]。

1 外泌體的結構和生物學功能

自從上世紀80年代首次將外泌體描述為網狀細胞分泌的內體來源的囊泡以來，最初它們就被視為細胞的“碎片”[9]。十多年后，Raposo 等報告說，從EB 病毒轉化的B淋巴細胞中分離出的外泌體可以呈遞抗原，并可以誘導T細胞反應[10]，引起免疫反應。細胞外囊泡是包含外泌體和微囊泡的細胞衍生膜結構，前者來自于細胞內體，后者來源于質膜的出芽及裂變。隨著內體的內陷以及所選蛋白質和RNA 的封閉，進一步產生了多囊泡體（MVB），這些MVB 與質膜融合并釋放外泌體進入細胞外的位置[11]，這是迄今為止描述MVB 形成最充分的機制，其是由運輸所需的內體分選復合物（ESCRT）驅動的，該復合物由大約三十種蛋白質組成，這些蛋白質組裝成四個復合物（ESCRT-0，-I，-II 和-III）[12]。富含外泌體的某些蛋白質通常用作外泌體鑒定的標志物，例如四跨膜蛋白（CD63和CD81），熱休克蛋白70（HSP70），ESCRT-III 結合蛋白和ALG2 相互作用蛋白X（ALIX），腫瘤易感基因101 蛋白（TSG101）和主要組織相容性復合體（MHC）分子[13,14]。但是，這些蛋白質標記物對某些外泌體亞組的真正特異性仍需要通過進一步的蛋白質組學研究來驗證。外泌體促進細胞間的通訊，并參與各種生理和病理學過程，例如，HIV 病毒等傳染原的抗原呈遞，免疫調節，組織發育和重塑以及細胞間傳播。外泌體的釋放丟棄了膜蛋白，而膜蛋白已成為替代經典體細胞降解的替代品。在癌癥發展中，外泌體被進一步描述為腫瘤-基質相互作用的功能性介質[15]。已知這種細胞間通訊涉及各種病理生理過程，包括遷移，治療抵抗和轉移[16]。外泌體使細胞間通訊無需直接的細胞間接觸即可。它們可以通過轉運microRNA 在受體細胞中賦予表觀遺傳學變化。

2 外泌體和胃癌

腫瘤的發展需要持續的致癌重編程以在細胞中建立惡性特征，而外泌體是潛在的交流載體，可攜帶細胞的致癌信號在腫瘤發生中起雙重作用。正常細胞外泌體會阻斷相應的癌癥信號傳導途徑，而腫瘤外泌體（TEXs）的致癌成分會激發受體細胞使其具有惡性特征[17,18]。例如，正常細胞將含有miRNA-101 作為抗腫瘤分子的外泌體分泌到體循環中，以抑制GC 腫瘤細胞的生成。而在腫瘤發生的早期，癌細胞中抗腫瘤miRNA 的下調和駐留于細胞微環境對攜有miRNA-101 的外泌體補充不足刺激了GC的發展[19]。腫瘤抑制基因通常在受體細胞中被腫瘤外泌體miRNA 靶向，已知有幾種外泌體miRNA 會觸發GC 的致癌作用，包括AZ-P7a 細胞的外泌體miRNA-Let7 抑制了常見腫瘤抑制因子的表達以及高遷移率族AT Hook 蛋白2(HMGA2)重組蛋白的表達，從而形成腫瘤。此外，來自GC 活檢組織的間充質干細胞（MSCs）衍生的外泌體含有外泌體miRNA-221，可刺激HGC-27 細胞增殖。外泌體miR-217 能夠靶向并下調腫瘤抑制基因cadherin-1，而cadherin-1 負責維持細胞間的粘附，這種下調會導致腫瘤擴散。cadherin-1 的下調使細胞易于引發腫瘤，同時宿主細胞衍生的外泌體中cadherin-1 的負荷降低，促進了惡性腫瘤形成[20-22]，與胃細胞相鄰的原發性腫瘤的外泌體也可引發癌癥。絲裂原激活的蛋白激酶/細胞外信號調節激酶（MAPK / ERK）信號通路主要參與由外泌體調節的腫瘤的發生和發展。當腫瘤細胞衍生的外泌體部分激活SGC7901 和BGC823 細胞中的MAPK / ERK 和PI3K / Akt途徑時，細胞外信號調節激酶1/2（ERK1/2）和Akt 的細胞質水平沒有任何改變，表明通過誘導Akt 和ERK1/2 的磷酸化來進行表觀遺傳重編程促進癌癥。這些囊泡還可以轉化受體細胞以擴大惡性特征，協調細胞轉錄組和蛋白質組，與腫瘤微環境中周圍細胞衍生的外泌體呈雙向協同作用，從而刺激癌癥的侵襲并轉移至遠處的器官。在GC轉移過程的多個步驟中，黏附細胞被釋放到基質中并遷移到血流中，達到轉移前的生態位，繼而形成繼發性腫瘤。值得注意的是，只有0.01%的循環腫瘤細胞成功發生遠處器官轉移[23]。

3 外泌體作為生物標志物

生物標志物被定義為進行客觀測量和評估正常生物學過程，致病過程或對治療干預的藥理反應的指標[24]，被分為不同的類別，包括診斷，預后和預測性生物標志物。其中診斷性生物標志物用于檢測疾病的程度和手術切除后腫瘤復發。如前所述，由于GC 高死亡率，因此GC 患者需要可用于臨床的理想生物標志物。GC 的早期診斷導致早期干預和有效的治療。因此，研究人員專注于體液尤其是血液中RNA 的生物標記物，以診斷GC 患者[25]。例如，研究者們發現胃癌細胞釋放的外泌體和胃癌患者血漿外泌體中均高表達LncRNAUEGC1，而且還發現血漿中分離出的LncRNA UEGC1 幾乎都存在于外泌體中，這樣就防止了核糖核酸酶（ribonuclease，RNase）降解LncRNA UEGC1。該研究用受試者工作特征曲線（Receiver Operating Characteristic，ROC）曲線評估血漿外泌體LncRNA UEGC1 對胃癌的預測能力，提示血漿外泌LncRNA UEGC1 在胃癌早期診斷中作為無創性生物標志物具有開發前景[26]。另外，研究發現，胃癌患者血清外泌體分泌的胃動蛋白1 水平顯著低于正常對照組，而早期胃癌患者血清外泌體中的胃動蛋白1 的表達水平明顯高于晚期胃癌患者[27]。該研究提示胃動蛋白1 可以作為胃癌診斷標志物的研究方向。

4 外泌體作為新藥靶標和藥物輸送載體

外泌體在GC 中的重要作用表明它可以被用作治療靶標。質子泵抑制劑（PPI）已顯示可減少胃酸產生并促進GC 細胞中抗癌藥的作用。Guan 等最近證明PPIs 可以抑制外泌體從GC 細胞的釋放，并拮抗GC 細胞對CAF 的誘導，這表明PPIs 通過抑制外泌體的釋放作為胃癌治療的治療工具可能具有潛在價值[28]。另外，外泌體已被用于遞送生物分子和化學治療藥物以用于癌癥治療的載體。例如，裝有抗miR-214 的外泌體可逆轉GC 細胞對順鉑的耐藥性，這可能是治療順鉑難治性GC 的替代方法[29]。張等研究發現可以將外泌體中的HGF siRNA 轉運到GC 細胞中以抑制其增殖和遷移，重要的是，這些外泌體能夠在體內遞送HGF siRNA，從而抑制裸鼠的腫瘤生長和血管生成[30]。Wang 等認為巨噬細胞衍生的外泌體可以被用作將miR-21 抑制劑轉移到GC 細胞中的媒介，從而減少細胞遷移并誘導細胞凋亡[31]。抗癌蛋白也可以通過外泌體傳遞并發揮腫瘤抑制作用。Yoon 等證明了攜帶抑制腫瘤的GKN1 蛋白的外泌體在胃上皮細胞中分泌和內在化以抑制胃腫瘤的發生，表明其在GC 的臨床治療中發揮重要作用[32]，為GC 治療提供了新途徑。

5 展望

由于外泌體具有多方面的作用，例如重編程腫瘤行為，重塑腫瘤微環境和賦予治療抗性等，因此在癌癥中得到了廣泛的關注，并為癌癥診斷和治療提供了新的靶點。現有研究已部分闡明了GC 相關外泌體的作用機理，這主要歸因于它們所攜帶的特定貨物。特別是，在腫瘤微環境中，GC 細胞與基質細胞之間存在分子的雙向轉移，從而有助于建立轉移前的利基環境并提高治療抵抗性。此外，循環中載有特定生物活性分子的外泌體顯示出理想的診斷價值，反映了GC 進展和轉移的階段以及預測GC 患者預后的潛在能力。GC 中外泌體療法也顯示出了巨大的希望。利用惡性腹水衍生的外泌體作為疫苗來阻斷GC 細胞衍生的外來體釋放，單獨或結合傳統療法提供腫瘤抑制分子和藥物，為GC 治療提供了新的策略。

盡管GC 中的外泌體被越來越多的關注，但在將外泌體用于GC 的臨床治療之前，仍然需要解決一些具有挑戰性的問題，包括上述外泌體在GC 中的作用的詳細機制，建立標準化的方法分離、定量和分析GC 患者體液中循環外泌體，檢測GC 循環外泌體的特異性DNA，RNA 種類或蛋白質，以及從最佳供體細胞中篩選出適合裝載藥物以及大規模制備，存儲和配制的外泌體。因此，仍然需要付出更多的努力來更好地了解外泌體在GC 中的作用和作用機制，并開發出外泌體的GC 診斷，預后和治療方案。