外泌體在骨肉瘤多藥耐藥中作用的研究新進展

龍鑫，李金鑫，李楊濤，易國良，崔俊成

南華大學附屬第一醫院骨科研究中心關節運動科，湖南衡陽 421001

在中國，骨肉瘤是兒童和青少年中最常見的原發性惡性腫瘤，雖然目前的治療方法大大提高了骨肉瘤的5年生存率，但骨肉瘤細胞對化療藥物的廣泛耐藥性致使其5年生存率仍然僅維持在60%~70%。腫瘤細胞和腫瘤微環境（TME）中的基質細胞分泌攜帶抗性相關分子（包括蛋白質和miRNA）的外泌體，并且通過TME中外泌體的相互作用，傳遞耐藥分子，增強腫瘤細胞對藥物的耐受性;此外，腫瘤細胞與周圍和遠端腫瘤或基質細胞形成通過外泌體介質的雙向通信復雜信息網絡，并且通過協同作用在腫瘤發生，發展，轉移和耐藥性中起重要作用。該文將對外泌體與骨肉瘤多藥耐藥產生的影響進行相關闡述。

1 外泌體的結構和生物學特征

外泌體是由各種類型細胞分泌的細胞外囊泡樣小體，通常直徑為40~100 nm，呈多形性，是由雙層磷脂分子包裹的少量胞質[1]。外泌體可以攜帶和傳遞重要的信號分子，并且由于它們的廣泛分布，構成體內新的細胞間信息傳遞系統，從而影響細胞的生理狀態，并與各種疾病的發生和發展密切相關。外泌體含有大量蛋白質，可分為兩種類型，一種是結構形成的蛋白質，包括細胞骨架蛋白，膜轉運和融合相關蛋白以及一些信號分子[2];另一類則是相對特異的細胞來源相關的蛋白質，這類蛋白質與外泌體的功能密切相關，例如來自B細胞的外泌體中富含MHC，CD80和CD86。其次，外泌體中還含有大量的mRNA和microRNA。在不同類型的惡性腫瘤中，外泌體中microRNA的表達量與種類各有不同，參與基因表達，影響基因表達產物，進而在腫瘤本身的調節中產生重要影響。

2 外泌體調節骨肉瘤微環境

腫瘤微環境包括癌細胞和多種基質細胞（如成纖維細胞、上皮細胞和免疫細胞）、細胞因子、趨化因子等，上述細胞及因子之間的相互作用對腫瘤的進展、遷移甚至耐藥意義重大。在Garimella等[3]在研究中利用透射電子顯微技術，在生物熒光骨肉瘤原位移植瘤小鼠模型中的骨肉瘤微環境中檢測到了外泌體。在研究外泌體與腫瘤細胞微環境之間的關系時，發現腫瘤細胞分泌外泌體以調節腫瘤的微環境，借此促進宿主的腫瘤生長，轉移，血管生成和免疫監視[4]。

2.1 骨肉瘤的發生與細胞增殖

腫瘤的生長和發展，需要生成新的血管提供氧氣和營養，在骨肉瘤微環境中，外泌體對調節腫瘤微環境中血管生成起到了重要的作用，其含有的血管內皮生長因子(VEGF)是血管形成的主要調控因子，它控制血管內皮細胞的增殖、存活和遷移等多個過程。在關于骨肉瘤的研究中發現，外泌體釋放的趨化因子CCL5通過PKCδ/c-Src/HIF-1α信號通路激活誘導腫瘤微環境中VEGF的產生，從而促進腫瘤血管的生成[5]，并且上述結果在細胞、動物和體外實驗中分別得到了驗證。Zhang等[6]在骨肉瘤細胞中還檢測到MiR-134通過抑制VEGFA/VEGFR1通路減少血管生成從而抑制腫瘤細胞的生長。由此可見，外泌體可以通過不同途徑促進腫瘤血管的生成，進而調控腫瘤微環境，影響腫瘤的進展。

2.2 腫瘤轉移

在骨肉瘤微環境中，有研究還發現在143-B人骨肉瘤細胞中分離出來的囊泡小體，其中包含了多種對腫瘤微環境有潛在作用的內容物。骨肉瘤細胞外泌體中存在轉化生長因子-β（TGF-β），被證實參與骨肉瘤細胞的轉移[7]。Gong等[8]的研究證明了骨肉瘤細胞分泌的外泌體中含miR-675，且后者能通過下調轉移相關基因CALN1來減少骨肉瘤細胞的轉移。Shimbo等[9]發現外泌體能將間充質細胞中的miR-143轉運至骨肉瘤細胞中，并能顯著降低腫瘤細胞的侵襲和轉移。

2.3 腫瘤免疫

腫瘤微環境中的免疫細胞及相關細胞因子在腫瘤發生、進展中發揮著重要的作用。目前為止，已有研究表明[10]，腫瘤細胞來源的外泌體有抗腫瘤免疫的作用，其主要是通過直接抑制免疫細胞或調節相關細胞因子的表達等途徑，促進腫瘤的免疫逃逸，進而在腫瘤的發生、進展中發揮關鍵作用。Troyer等[11]研究發現骨肉瘤細胞中的外泌體含有免疫調節物質，可直接降低T細胞增殖速度，同時增加(FoxP3+)CD4+調節表型，降低CD8+細胞活化標志物CD25+的表達，以此參與腫瘤的外周免疫耐受，進而促進骨肉瘤的免疫逃逸。

3 腫瘤細胞外泌體參與骨肉瘤耐藥

腫瘤細胞衍生的外泌體(tumor derived exo-somes，TEXs)引起腫瘤細胞耐藥的機制一直是熱門話題。其介導的抗藥機制主要包括以下幾個方面：通過外泌體將mi-RNA轉移至受體敏感細胞，從而誘導或增強耐藥性[12];通過轉運多藥耐藥蛋白包裹腫瘤細胞內的藥物，介導外排降低藥效[13];通過轉運可溶性細胞膜受體參與耐藥[14];通過調節抗體靶向藥物和腫瘤細胞的結合，從而影響藥物療效并增強腫瘤細胞的抵抗力[14]。Ji等[15]研究發現miR-133a在骨肉瘤細胞系和骨肉瘤組織中下調，而且這種下調與骨肉瘤的侵襲和增殖密切相關，進一步研究發現miR-133a主要通過Bcl-xL和Mcl-1途徑抑制骨肉瘤細胞的增殖，誘導其凋亡；而Xu等[16]研究發現，與化療藥物敏感組相比，對化療藥物反應較差組骨肉瘤細胞源性外泌體miR-133 a表達顯著降低，提示miR-133 a可能與骨肉瘤的耐藥相關。Pei17和其他研究表明miR-135 b在骨肉瘤標本中的表達上調，生物信息學分析結合實驗證實，FOXO1是OS中miR-135 b的直接靶標；而Xu等[16]研究顯示，對化療藥物反應較差組骨肉瘤細胞外泌體中miR-135 b表達顯著增高，提示miR-135 b可能與骨肉瘤的耐藥相關。

4 外泌體參與骨肉瘤化療耐藥性的傳遞

腫瘤發生發展過程中會出現不同程度的異質性，即同一腫瘤組織中不同腫瘤細胞對化療藥物的敏感性不一致;因此，根據腫瘤細胞對化療藥物的敏感性，它們可分為耐藥細胞和敏感細胞。近年來，研究發現外泌體在腫瘤細胞之間的信息交換中也起著重要作用。外泌體作為轉運蛋白起作用，并將膜和膜上的各種功能性物質轉運至受體細胞。這些物質包括包括脂類、蛋白質、miRNA及mRNA等，通過這些物質調節受體細胞的生物學特性，完成腫瘤細胞間的信息傳遞[17]。因此，腫瘤細胞對化學治療藥物的敏感性的不一致性可以通過這種機制在細胞之間傳遞，導致敏感細胞的獲得耐藥性。Torreggiani團隊研究發現，對阿霉素耐藥的骨肉瘤細胞能夠將攜帶MDR-1 mRNA及其產物P-糖蛋白的外泌體轉運至非耐藥細胞，從而誘導敏感細胞出現阿霉素耐藥表型[18]。

5 小結

骨肉瘤的多藥耐藥性是骨肉瘤化療失敗的主要原因。骨肉瘤對化療藥物的耐藥是一個多因素參與的復雜過程。該綜述較為集中闡述了外泌體參的與骨肉瘤多藥耐藥的分子機制，但我們也認識到，針對外泌體及骨肉瘤多藥耐藥的研究仍處于初級階段。深入研究外泌體引起的骨肉瘤多藥耐藥的分子機制對于新型化療藥物的研制、增強骨肉瘤細胞對化療藥物的敏感性以及提高骨肉瘤患者的生存率具有重大的意義。