外泌體在卵巢癌鉑類耐藥中的作用機制研究進展

朱俊，高軍

1南昌大學第三附屬醫院婦產科，南昌 330006；2南昌大學江西醫學院研究生部

卵巢癌是女性生殖系統病死率最高的惡性腫瘤，具有發病率高、病因復雜、早期癥狀隱匿、進展迅速、易轉移復發等特點，嚴重危害患者身體健康。2018年美國卵巢癌新發22 240例，死亡14 070例［1］，患者五年存活率僅為47%［2］。與Ⅰ期卵巢癌患者70%的5年生存率相比，Ⅲ～Ⅳ期卵巢癌患者的5年生存率不及29%［3］。目前，以順鉑和卡鉑為代表的鉑類藥物是卵巢癌術后化療方案中的主要藥物，但患者極易出現耐藥性，導致治療效果不佳。卵巢癌細胞對鉑類藥物的高耐藥性已成為晚期卵巢癌患者治療失敗的主要原因之一。50%～70%首診鉑類敏感的卵巢上皮性癌患者在多次化療后出現耐藥性［4］。目前卵巢癌細胞對鉑類藥物的耐藥機制仍不明確。耐藥性又稱抗藥性，現多認為耐藥性是在分裂過程中基因突變產生的，且隨著分裂次數的增多，耐藥瘤株出現幾率也越大。并且，耐藥性變異不僅可以傳給后代，還可轉移給對藥物敏感的細胞，是化療失敗的重要原因之一。國內外學者研究發現，外泌體與卵巢癌鉑類化療耐藥機制有著千絲萬縷的關系，并將鉑類耐藥分為靶前耐藥、靶上耐藥、靶后耐藥及脫靶耐藥四大類［5］。外泌體是攜帶DNA、RNA、蛋白質及脂質等物質的盤狀囊泡。供體細胞首先內化細胞外特殊物質形成早期內體，并進一步發展為成熟的多泡內涵體。內體膜內向出芽形成數個腔內囊泡，囊泡與細胞膜融合后釋放到胞外基質中參與細胞通訊［6］。多種真核細胞在正常及病理狀態下均可分泌外泌體于各種體液中，且外泌體的性質與豐度取決于其供體細胞。在腫瘤微環境中，外泌體可攜帶能反映其母體細胞特征與狀態的特殊物質廣泛參與腫瘤細胞的血管生成、增殖轉移、免疫調節及化學耐藥等過程。卵巢癌細胞與正常卵巢細胞分泌的外泌體在數量、內含物種類與含量上均有著顯著的差異。研究［7］發現，卵巢癌患者外泌體中DNA拷貝數的增加可能是腫瘤出現進展的信號，可協助卵巢癌的早期診斷及病情進展評估。現就外泌體在卵巢癌鉑類耐藥中的作用機制最新研究進展作一綜述，旨在為外泌體在卵巢癌治療中的臨床應用提供理論依據。

1 外泌體在卵巢癌靶前耐藥中的作用機制

靶前耐藥是指化療藥物在作用于靶細胞之前，因藥物不穩定或吸收不良、排泄或分解代謝增加以及藥物的相互作用等原因導致血藥濃度降低，進而降低癌細胞對化療藥物的敏感性。與鉑類敏感株相比，耐藥細胞株中鉑類藥物濃度明顯降低［5］。目前已確定的外泌體靶前耐藥相關機制主要包括以下三方面：

1.1 轉移藥物輸出蛋白、降低細胞內藥物濃度YAN等［6］研究發現，膜聯蛋白A3（annexin A3，ANXA3）的表達增加是卵巢癌細胞鉑耐藥的機制之一。ANXA3在鉑耐藥卵巢癌細胞系中表達上調，且ANXA3高表達的卵巢癌細胞可分泌更多外泌體，外泌體又作為載體在細胞間轉移鉑類，降低細胞內鉑的濃度，最終抑制癌細胞凋亡及誘導耐藥，進一步支持以上結論［7］。

通過吸收外泌體中p糖蛋白（P-glycolprotein，Pgp）獲得耐藥性的方式是腫瘤細胞耐藥的主要機制之一。P-gp等跨膜蛋白可將藥物分子轉運出細胞，減少細胞內藥物積累，從而降低其細胞毒性［18］。卵巢癌細胞可通過外泌體中P-gp的傳遞實現其耐藥性［19］。除此之外，銅離子轉運蛋白也參與了鉑類藥物在卵巢癌細胞中的轉運，其表達水平的變化可影響細胞對藥物的敏感性。SAFAEI等［10］研究發現，與順鉑敏感卵巢癌細胞相比，順鉑耐藥卵巢癌細胞中富含運輸順鉑的輸出轉運蛋白MRP2、ATP7A和ATP7B的外泌體，ATP7A、ATP7B可促進耐藥卵巢癌細胞外泌體的鉑類輸出。

1.2 促上皮細胞間充質化（Epithelial-to-Mesenchymal Transition，EMT）EMT是指上皮細胞通過特定程序失去細胞極性及上皮表型，而轉化為間質表型細胞的生物學過程。原發腫瘤上皮細胞可通過EMT減弱鉑類藥物的生長抑制作用，侵襲破壞腫瘤的基底膜，獲得較高的遷移、侵襲、抗凋亡和降解細胞外基質的能力，降低藥物療效。孫為家等［11］從卵巢癌順鉑耐藥細胞株發生EMT改變與EMT改變后其化療敏感性降低兩個角度證實了EMT與卵巢癌順鉑耐藥密切相關。DNA測序也提示高度鉑類耐藥的卵巢癌細胞中均存在EMT相關基因的顯著上調。LI等［12］的體外實驗證實，與正常卵巢組織相比，卵巢癌源性外泌體中轉化生長因子β1（TGFβ1）含量上調，激活SMAD2/3信號通路，促進EMT，誘導細胞耐藥。CROW等［13］發現：與鉑類耐藥卵巢癌細胞源性外泌體共培養后，A2780細胞對卡鉑的耐受能力提高了近2倍。研究提出卵巢癌細胞間外泌體的交換可造成鉑類敏感細胞的SMAD4突變及EMT表型的永久存在，誘導鉑類耐藥株的產生。

1.3 運輸解毒劑或排出細胞中有害物質 外泌體可通過運輸解毒劑或排出細胞中有害物質，使藥物敏感的腫瘤細胞獲得解毒能力，維持細胞穩態以誘導耐藥。谷胱甘肽S-轉移酶P1（Glutathione S-transferase P1，GSTP1），屬于谷胱甘肽s-轉移酶（Glutathione S-transferase，GST）家族的蛋白質，其通過將谷胱甘肽與具有潛在破壞性的化學誘變劑結合，避免腫瘤細胞的損傷，實現耐藥。YANG等［24］首次研究外泌體中GSTP1在耐藥性傳遞中的作用，結果發現，乳腺癌組織中GSTP1的表達上調與紫杉醇化療耐藥高度相關，外泌體可將GSTP1從耐藥細胞易位至敏感細胞，增強敏感細胞對抗腫瘤藥物的耐藥性，傳遞耐藥性。但外泌體GSTP1在卵巢癌鉑類耐藥中的作用尚有待于進一步研究。

2 外泌體在卵巢癌靶上耐藥中的作用機制

抗腫瘤藥物可造成靶細胞的DNA損傷，當靶細胞的DNA修復系統功能缺陷時（如：核酸切除修復、堿基切除修復與同源重組修復等），即達到抗腫瘤效果。靶上耐藥是指在抗腫瘤藥物造成靶細胞DNA損傷后，其受損DNA得到迅速異常修復，逆轉了其死亡結局，實現其對該抗腫瘤藥物的耐藥。該耐藥過程主要與靶細胞的DNA修復異常有關［15］。外泌體在卵巢癌靶上耐藥中的作用機制主要有：

2.1 提高circRNA富集程度 circRNA與腫瘤細胞增殖、侵襲、遷移、轉移和耐藥性密切相關。與miRNA一樣，腫瘤細胞的外泌體中circRNA的富集程度明顯高于普通細胞。外泌體中circRNA可通過“海綿樣”吸附競爭性結合多個miRNA，解除miRNA對其靶基因的抑制作用，從而調節基因表達并啟動ceRNA機制，促進細胞生長及DNA損傷修復以誘導耐藥［16］。目前尚缺乏關于外泌體中circRNA在卵巢癌鉑類耐藥的研究。但研究［17］發現外泌體中過表達的circPVT1可通過上調經典耐藥相關基因ABCB1的表達來增強骨肉瘤細胞對多柔比星和順鉑的耐藥性。小細胞肺癌及肝癌組織外泌體中circRNA的異常上調分別與患者化療耐藥和較差的生存率密切相關［18-19］。另外，核苷酸切除修復是DNA修復的主要途徑，核苷酸切除修復相關因子ERCC1-ERCC4是核苷酸切除修復途徑的關鍵基因。在包括卵巢癌在內的多種癌癥中（如胃癌、結直腸癌、頭頸癌等）ERCC1參與鉑類化療耐藥，且其表達水平與鉑類化療療效和生存期呈負相關，即ERCC1表達量增高導致腫瘤細胞DNA的修復能力增強，從而造成鉑類耐藥［20］。XING等［21］在頭頸癌的研究中發現，鉑類耐藥株源性外泌體中ERCC1、ERCC4含量較敏感株明顯增高。

2.2 促進DNA甲基化 DNA修復與DNA甲基化密切相關，DNA甲基化可促進包括錯配修復、堿基切除修復與同源重組修復在內的DNA損傷修復［22］。鉑類耐藥卵巢癌細胞源性外泌體中DNA甲基轉移酶1（DNA Methyl Transferase 1，DNMT1）基因表達水平明顯高于正常卵巢細胞［23］。并且，外泌體中高水平的肺耐藥相關蛋白可增加DNMT1的表達，維持并促進DNA甲基化，抑制細胞凋亡、誘導卵巢癌細胞對順鉑的耐藥性［24］。

3 外泌體在卵巢癌靶后耐藥中的作用機制

腫瘤細胞在遭受抗腫瘤藥物攻擊后，其DNA的不可修復性損傷可誘導激活細胞凋亡信號通路，發揮抗腫瘤作用。當該促凋亡途徑缺陷或抗凋亡途徑異常激活時，靶后耐藥產生，該耐藥過程中，外泌體可通過多種方式參與細胞凋亡進程。

外泌體選擇性攜帶耐藥相關miRNA等某些分子并與靶細胞內相應受體相互作用，調控基因表達并改變耐藥表型，以誘導靶細胞鉑類耐藥。外泌體攜帶的miR-21-3p可通過下調NAV3基因以抑制卵巢癌細胞凋亡，誘導卵巢癌細胞對鉑化療藥物的耐受性［25］。腫瘤相關脂肪細胞及腫瘤相關成纖維細胞產生的外泌體可顯著增加卵巢癌細胞中miR-21的表達并降低凋亡酶激活因子（Apoptotic Protease Activating Factor-1，APAF1），以抑制細胞凋亡，促進鉑類耐藥［26］。

另外，外泌體還可通過改變卵巢癌細胞微環境調控腫瘤細胞凋亡。卵巢癌細胞可利用外泌體轉運非編碼RNA和蛋白質以修飾腫瘤微環境中的周圍細胞（如成纖維細胞、上皮細胞及免疫細胞等），誘導周圍細胞衰老并分泌大量信號分子，改變細胞微環境以抑制腫瘤細胞凋亡，促進耐藥［27］。WEINERGORZEL等［28］發現卵巢癌源性外泌體中miR-433可抑制周圍細胞增殖并影響腫瘤微環境以促進卵巢癌細胞耐藥。

4 外泌體在卵巢癌脫靶耐藥中的作用機制

在卵巢癌中，由鉑類藥物間接作用引起的分子信號通路的改變，亦可造成鉑類耐藥，即脫靶耐藥。磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B（Phosphatidylinositol 3 kinase/protein kinase，PI3K/Akt）信號通路為酪氨酸激酶級聯反應通路，參與許多病理生理活動，其通過調控多耐藥相關蛋白抑制細胞凋亡，誘導腫瘤細胞對鉑類的脫靶耐藥［29］。相應的，抑制該通路可顯著增加腫瘤細胞對鉑類藥物的敏感性，從而逆轉其耐藥，成為卵巢癌鉑類化療耐藥的關鍵調控因素。

外泌體中miR-21、miR-223、mir-214均可通過PTEN-PI3K/AKT通路促進上皮性卵巢癌細胞的耐藥［30-34］。卵巢癌組織中腫瘤壞死因子相關凋亡誘導因子不僅可刺激巨噬細胞及其外泌體中miR-7的高表達、下調EGFR的表達并抑制下游的AKT/ERK1/2通路以抑制卵巢癌細胞的侵襲及轉移，還可通過調控細胞凋亡逆轉卵巢癌上皮細胞對鉑類的耐受性［32］。DORAYAPPAN等［33］研究發現，與常氧環境的卵巢癌細胞相比，暴露于低氧環境下的卵巢癌細胞源性外泌體攜帶更強的致癌蛋白（如STAT3和FAS），其可通過FAS/FASL通路顯著增加細胞的遷移、侵襲和耐藥性。

綜上所述，外泌體可通過參與靶前耐藥、靶上耐藥、靶后耐藥及脫靶耐藥途徑在卵巢癌鉑類耐藥中發揮作用。減少外泌體的形成和分泌，調節外泌體中耐藥相關miRNA、信號傳導通路、藥物輸出蛋白、DNA損傷修復基因等方式有望成為鉑類耐藥的卵巢癌患者新的治療策略。另外，外泌體的檢測也可用于預測卵巢癌患者對不同化療藥物的敏感性，并根據藥敏結果選擇性使用化療藥物，實現個體化精準治療，提高化療療效［34］。外泌體還可用于卵巢癌免疫治療及疫苗的開發［35］。目前，外泌體在卵巢癌的鉑類耐藥中的具體作用機制仍需進一步研究。