外泌體在乳腺癌中的研究進展

徐家菡 姚永忠

南京醫科大學鼓樓臨床醫學院，江蘇南京 210000

全球范圍內，乳腺癌的發病率和死亡率占所有癌癥的11.6%和6.6%，是女性中最常見的癌癥[1]。絕大部分乳腺癌患者死亡是由腫瘤轉移和復發導致重要臟器功能衰竭造成的，因此尋求有效的診療和預后指標來攻克這個難題有利于解決乳腺癌患者的生存質量并延長生存時間。近年來已有證據表明，外泌體作為一種細胞間通訊的重要和成熟的介質，調節細胞功能和組織穩態[2-4]，因其能夠通過向受體細胞釋放其遺傳和分子物質來進行短距離和遠距離的通信，深刻影響細胞的多種生物學功能及癌癥的發展，受到越來越多的關注[5-6]。

1 外泌體的特征

1.1 外泌體結構和內容物

外泌體是大小為30～150 nm 的內吞膜小泡，具有雙層脂質結構，可攜帶大量的核酸、蛋白質和脂類釋放到胞質外。目前外泌體中已發現了多種核酸，如MicroRNAs（miRNAs）、mRNAs、核糖體RNA 和小核RNA、小核仁RNA 和長非編碼RNA，這些核酸可以被整合到受體細胞中，參與細胞多種生物學功能的調控。

1.2 外泌體的生物發生

外泌體的發生始于內質體系統，早期的內質體成熟后，形成后期的內質體或多泡小體（multivesicular bodies，MVBs），內質體膜向內出芽形成細胞器內腔小泡。形成MVBs 的方式分為兩種：一種是依賴于內吞體分選轉運復合體（endosomal sorting complex required for transport，ESCRT）的形成方式，另一種非依賴性的ESCRT 的形成方式[7]。

外泌體生物發生在癌癥中是紊亂的，人腫瘤細胞系B42 的外泌體釋放量明顯高于親代正常乳腺上皮細胞HMEC B42[8-9]。脂肪因子瘦素可能是促進乳腺癌釋放外泌體的一個重要因素，因為瘦素/瘦素受體軸可與熱休克蛋白90 相互作用，能誘導腫瘤易感基因101 的蛋白表達，激活依賴于ESCRT 的MVBs 形成通路，從而導致乳腺癌細胞多囊泡體MVB 形成和胞外泌體分泌增加[10]。

2 外泌體在乳腺癌發生、發展中的作用

腫瘤微環境是腫瘤形成的關鍵因素，腫瘤細胞可通過與其微環境相互作用從而促進腫瘤的發生、發展。外泌體被認為是腫瘤微環境中細胞與細胞之間相互作用的主要媒介，參與促進腫瘤細胞侵襲、血管生成和免疫抑制[11]。有研究表明，胃癌細胞分泌的外泌體可通過激活TGF-β/Smad 通路，調控其微環境的形成，從而促進腫瘤的發生、浸潤及轉移[12]。另有文獻報道，肝癌細胞通過IGF1 來抑制鄰近細胞產生miR-122，調節微環境，促進肝癌細胞增殖[13]。

2.1 外泌體對乳腺癌細胞侵襲的影響

乳腺癌細胞釋放的外泌體中含有調節細胞骨架重構、增強侵襲能力的蛋白質、miRNAs 和信號分子[14]。對非轉移性和轉移性小鼠乳腺癌細胞系中分離的外泌體進行比較分析，發現轉移性細胞分泌的外泌體中包含一組獨特的膜蛋白，即銅藍蛋白、異黏蛋白，可以降解增強細胞遷移和侵襲能力的蛋白，如基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）、膜蛋白Caveolin-1 及其他黏附相關蛋白[15-16]。除了蛋白質外，乳腺癌細胞系和乳腺癌患者的外泌體內存在miRNAs，并且創建了EVs miRNA 數據庫[17-18]。例如，HER2 陽性和三陰性乳腺癌患者外泌體中miRNAs 特定的表達模式已被證實與臨床病理、危險因素和侵襲性顯著相關[18]。高度轉移性的MDA-MB-231 細胞的miRNAs 可誘導非轉移性MCF-7 細胞惡變并增強其遷移能力[19]。此外，不同的體細胞與乳腺癌細胞相互作用后，可通過分泌多種可溶性因子來促進乳腺癌的發生、發展。據報道，巨噬細胞被白細胞介素-4 激活后通過βcatenin 途徑分泌含miR-223 的外泌體，miR-223 進入MDA-MB 乳腺癌細胞后促進了乳腺癌細胞的侵襲[20]。外泌體也可以通過誘導MCF-7 細胞侵襲促進乳腺癌細胞遷移[21]。

2.2 血管生成

腫瘤原發灶形成新的血管為腫瘤細胞的生長和擴散提供了更多的營養。乳腺癌細胞分泌的外泌體可以通過激活內皮細胞促進新血管的形成。外泌體膜聯蛋白A2（Annexin A2）是一種鈣依賴性磷脂結合蛋白，可促進tPA 依賴的血管生成，若外泌體中缺失Annexin A2，乳腺癌發生腦轉移和肺轉移的風險明顯降低[22]。乳腺癌患者血清中Annexin A2 的表達明顯高于非癌癥患者，尤其是在三陰性乳腺癌女性中表達量最高，此外，體內基質凝膠塞試驗顯示TNBC 的外泌體中Annexin A2 可促進血管生成[23]。腫瘤內缺氧可以驅動乳腺癌新生血管的生成，缺氧條件下釋放的外泌體含有大量miR-210，它可以促進內皮細胞存活，遷移和分化，并且促進毛細血管的形成[24]。

2.3 免疫抑制

逃避免疫監視是腫瘤獲得轉移性生長的關鍵步驟。研究結果表明，外泌體可以通過多種機制幫助乳腺癌細胞發揮免疫逃逸作用，例如有研究稱乳腺癌細胞在復制過程中，釋放了含miR-503 的外泌體，外泌體通過STAT3 和NF-κB 途徑促進小膠質細胞M1 到M2 的轉化，誘導T 細胞增殖的抑制[25-27]。事實上，巨噬細胞活動的免疫調節是乳腺癌細胞促進轉移的一個重要機制。乳腺癌分泌的外泌體刺激巨噬細胞的NFκB 活化，從而產生促炎癥細胞因子，如白細胞介素-6、腫瘤壞死因子-α、粒細胞集落刺激因子和CCL2。這一過程需要激活巨噬細胞中的Toll 樣受體2，并受外泌體表面棕櫚酰化蛋白配體的影響[28]。CTCs 在循環系統中可以自我保護并誘導血小板聚集，除了避免免疫系統的監視外，還可以促進遠處靶器官的外滲和阻滯。

2.4 外泌體在腫瘤微環境中的作用

作為轉移過程的最后一步，CTCs 在血液壓力、失巢和循環中的宿主免疫反應中幸存下來并到達遠處的靶器官。外泌體通過改變非轉化細胞的代謝和/或培養宿主腫瘤微環境中的細胞（如內皮祖細胞、間充質細胞和骨髓源性細胞）來驅動癌細胞的器官轉移，建立允許遷移的環境條件[29]。外泌體可以通過影響血管系統的通透性、CTCs 與血管內壁的黏附和外滲，來影響乳腺癌細胞定植部位。例如，轉移性乳腺癌細胞分泌的外泌體中的miR-105，通過靶向緊密連接蛋白ZO-1 有效破壞內皮屏障的完整性，顯著增加肺和腦的體內轉移，且與無瘤動物比較，攜帶腫瘤動物的循環miR-105 顯著升高，miR-105 在發生遠處轉移的乳腺癌患者的血清中的含量顯著高于未發生轉移的乳腺癌患者[30]。到達靶器官的CTCs 需要在遠處的靶器官中找到一個合適的微環境形成腫瘤腫塊。對乳腺癌細胞分泌的外泌體研究發現，該外泌體可誘導肺成纖維細胞增殖和遷移，高通量測序分析發現乳腺癌細胞分泌的外泌體中的長非編碼RNA 異常表達，推測外泌體LncRNA 促進了腫瘤轉移微環境的建立[31]。

3 外泌體的臨床價值

外泌體存在于各種生物體液中，由于外泌體在細胞間通訊和腫瘤發生中扮演重要角色，因此有潛力成為乳腺癌的非侵入性診斷和預后判斷的工具以及治療的靶向。

3.1 外泌體在乳腺癌診斷中的應用

外泌體可以在生物體液中獲取，且其中包含了大量的腫瘤信息。Hannafon 等[32]研究顯示，循環外泌體miRNA-21 和miRNA-1246 在乳腺癌患者中大量存在，可被用作乳腺癌的潛在診斷生物標志物[32]。此外，乳腺癌患者的胸腔積液/血清外泌體中ADAM10（一種金屬蛋白酶）、CD9、Annexin-1 和HSP70 的含量特別高[33]，因此這些外泌體蛋白同樣有作為乳腺癌診斷/預后的生物標志物的潛能。此外，乳腺癌患者血清外泌體中Survivin-2B 的不同表達模式可作為早期乳腺癌患者的生物標志物[34]。

3.2 外泌體在乳腺癌治療的應用

外泌體是免疫原性較低的天然載體，可以將各種分子傳遞到遠程目標，甚至能穿過血腦屏障，外泌體還能夠介導細胞信號，傳輸許多生物分子，因此有潛力用于多種疾病的治療[35]。在一項研究中，采用超聲波或電穿孔技術，將外源性小干擾RNA、miRNA 和單鏈DNA 寡核苷酸裝載到外泌體內，這些改造過的外泌體可通過沉默受體細胞中的HER2 基因來誘導抗癌特性[36]。紫杉醇作為一種化療藥物，在與MSCs 孵育后可以被分為組裝進外泌體。與未經處理細胞的外泌體相比，載紫杉醇的外泌體能有效抑制癌變[37]。因此，外泌體可以作為納米載體用于治療目的，但是還需要進一步的研究來闡明這些方法的有效性和可行性。

4 小結

乳腺癌仍然被認為是一種不治之癥，需要新的早期診斷工具和更多的治療選擇。外泌體在癌癥中起著關鍵作用，有潛力成為腫瘤抑制的靶點。由于外泌體存在于大多數生物體液中，因此，也有潛力作為乳腺癌診斷/預后的生物標志物。然而，基于外泌體的研究尚處于起步階段，大部分研究是在臨床前模型中進行，而外泌體在乳腺癌相關臨床試驗中的特異性和有效性尚未報道。因此進一步的研究對于闡明外泌體在乳腺癌發展中的確切作用至關重要。總的來說，乳腺癌外泌體是一個有吸引力的研究領域，可以為乳腺癌的預防、診斷和治療提供新的機會。