外泌體在骨肉瘤多藥耐藥中作用的研究新進(jìn)展

龍?chǎng)?，李金鑫，李楊濤，易?guó)良，崔俊成

南華大學(xué)附屬第一醫(yī)院骨科研究中心關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)科，湖南衡陽(yáng) 421001

在中國(guó)，骨肉瘤是兒童和青少年中最常見(jiàn)的原發(fā)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(xì)胞對(duì)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(xì)胞和腫瘤微環(huán)境（TME）中的基質(zhì)細(xì)胞分泌攜帶抗性相關(guān)分子（包括蛋白質(zhì)和miRNA）的外泌體，并且通過(guò)TME中外泌體的相互作用，傳遞耐藥分子，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對(duì)藥物的耐受性;此外，腫瘤細(xì)胞與周圍和遠(yuǎn)端腫瘤或基質(zhì)細(xì)胞形成通過(guò)外泌體介質(zhì)的雙向通信復(fù)雜信息網(wǎng)絡(luò)，并且通過(guò)協(xié)同作用在腫瘤發(fā)生，發(fā)展，轉(zhuǎn)移和耐藥性中起重要作用。該文將對(duì)外泌體與骨肉瘤多藥耐藥產(chǎn)生的影響進(jìn)行相關(guān)闡述。

1 外泌體的結(jié)構(gòu)和生物學(xué)特征

外泌體是由各種類型細(xì)胞分泌的細(xì)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(zhì)[1]。外泌體可以攜帶和傳遞重要的信號(hào)分子，并且由于它們的廣泛分布，構(gòu)成體內(nèi)新的細(xì)胞間信息傳遞系統(tǒng)，從而影響細(xì)胞的生理狀態(tài)，并與各種疾病的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)。外泌體含有大量蛋白質(zhì)，可分為兩種類型，一種是結(jié)構(gòu)形成的蛋白質(zhì)，包括細(xì)胞骨架蛋白，膜轉(zhuǎn)運(yùn)和融合相關(guān)蛋白以及一些信號(hào)分子[2];另一類則是相對(duì)特異的細(xì)胞來(lái)源相關(guān)的蛋白質(zhì)，這類蛋白質(zhì)與外泌體的功能密切相關(guān)，例如來(lái)自B細(xì)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(dá)量與種類各有不同，參與基因表達(dá)，影響基因表達(dá)產(chǎn)物，進(jìn)而在腫瘤本身的調(diào)節(jié)中產(chǎn)生重要影響。

2 外泌體調(diào)節(jié)骨肉瘤微環(huán)境

腫瘤微環(huán)境包括癌細(xì)胞和多種基質(zhì)細(xì)胞（如成纖維細(xì)胞、上皮細(xì)胞和免疫細(xì)胞）、細(xì)胞因子、趨化因子等，上述細(xì)胞及因子之間的相互作用對(duì)腫瘤的進(jìn)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(shù)，在生物熒光骨肉瘤原位移植瘤小鼠模型中的骨肉瘤微環(huán)境中檢測(cè)到了外泌體。在研究外泌體與腫瘤細(xì)胞微環(huán)境之間的關(guān)系時(shí)，發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞分泌外泌體以調(diào)節(jié)腫瘤的微環(huán)境，借此促進(jìn)宿主的腫瘤生長(zhǎng)，轉(zhuǎn)移，血管生成和免疫監(jiān)視[4]。

2.1 骨肉瘤的發(fā)生與細(xì)胞增殖

腫瘤的生長(zhǎng)和發(fā)展，需要生成新的血管提供氧氣和營(yíng)養(yǎng)，在骨肉瘤微環(huán)境中，外泌體對(duì)調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境中血管生成起到了重要的作用，其含有的血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)是血管形成的主要調(diào)控因子，它控制血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、存活和遷移等多個(gè)過(guò)程。在關(guān)于骨肉瘤的研究中發(fā)現(xiàn)，外泌體釋放的趨化因子CCL5通過(guò)PKCδ/c-Src/HIF-1α信號(hào)通路激活誘導(dǎo)腫瘤微環(huán)境中VEGF的產(chǎn)生，從而促進(jìn)腫瘤血管的生成[5]，并且上述結(jié)果在細(xì)胞、動(dòng)物和體外實(shí)驗(yàn)中分別得到了驗(yàn)證。Zhang等[6]在骨肉瘤細(xì)胞中還檢測(cè)到MiR-134通過(guò)抑制VEGFA/VEGFR1通路減少血管生成從而抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。由此可見(jiàn)，外泌體可以通過(guò)不同途徑促進(jìn)腫瘤血管的生成，進(jìn)而調(diào)控腫瘤微環(huán)境，影響腫瘤的進(jìn)展。

2.2 腫瘤轉(zhuǎn)移

在骨肉瘤微環(huán)境中，有研究還發(fā)現(xiàn)在143-B人骨肉瘤細(xì)胞中分離出來(lái)的囊泡小體，其中包含了多種對(duì)腫瘤微環(huán)境有潛在作用的內(nèi)容物。骨肉瘤細(xì)胞外泌體中存在轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（TGF-β），被證實(shí)參與骨肉瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移[7]。Gong等[8]的研究證明了骨肉瘤細(xì)胞分泌的外泌體中含miR-675，且后者能通過(guò)下調(diào)轉(zhuǎn)移相關(guān)基因CALN1來(lái)減少骨肉瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。Shimbo等[9]發(fā)現(xiàn)外泌體能將間充質(zhì)細(xì)胞中的miR-143轉(zhuǎn)運(yùn)至骨肉瘤細(xì)胞中，并能顯著降低腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。

2.3 腫瘤免疫

腫瘤微環(huán)境中的免疫細(xì)胞及相關(guān)細(xì)胞因子在腫瘤發(fā)生、進(jìn)展中發(fā)揮著重要的作用。目前為止，已有研究表明[10]，腫瘤細(xì)胞來(lái)源的外泌體有抗腫瘤免疫的作用，其主要是通過(guò)直接抑制免疫細(xì)胞或調(diào)節(jié)相關(guān)細(xì)胞因子的表達(dá)等途徑，促進(jìn)腫瘤的免疫逃逸，進(jìn)而在腫瘤的發(fā)生、進(jìn)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用。Troyer等[11]研究發(fā)現(xiàn)骨肉瘤細(xì)胞中的外泌體含有免疫調(diào)節(jié)物質(zhì)，可直接降低T細(xì)胞增殖速度，同時(shí)增加(FoxP3+)CD4+調(diào)節(jié)表型，降低CD8+細(xì)胞活化標(biāo)志物CD25+的表達(dá)，以此參與腫瘤的外周免疫耐受，進(jìn)而促進(jìn)骨肉瘤的免疫逃逸。

3 腫瘤細(xì)胞外泌體參與骨肉瘤耐藥

腫瘤細(xì)胞衍生的外泌體(tumor derived exo-somes，TEXs)引起腫瘤細(xì)胞耐藥的機(jī)制一直是熱門話題。其介導(dǎo)的抗藥機(jī)制主要包括以下幾個(gè)方面：通過(guò)外泌體將mi-RNA轉(zhuǎn)移至受體敏感細(xì)胞，從而誘導(dǎo)或增強(qiáng)耐藥性[12];通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)多藥耐藥蛋白包裹腫瘤細(xì)胞內(nèi)的藥物，介導(dǎo)外排降低藥效[13];通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)可溶性細(xì)胞膜受體參與耐藥[14];通過(guò)調(diào)節(jié)抗體靶向藥物和腫瘤細(xì)胞的結(jié)合，從而影響藥物療效并增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的抵抗力[14]。Ji等[15]研究發(fā)現(xiàn)miR-133a在骨肉瘤細(xì)胞系和骨肉瘤組織中下調(diào)，而且這種下調(diào)與骨肉瘤的侵襲和增殖密切相關(guān)，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)miR-133a主要通過(guò)Bcl-xL和Mcl-1途徑抑制骨肉瘤細(xì)胞的增殖，誘導(dǎo)其凋亡；而Xu等[16]研究發(fā)現(xiàn)，與化療藥物敏感組相比，對(duì)化療藥物反應(yīng)較差組骨肉瘤細(xì)胞源性外泌體miR-133 a表達(dá)顯著降低，提示miR-133 a可能與骨肉瘤的耐藥相關(guān)。Pei17和其他研究表明miR-135 b在骨肉瘤標(biāo)本中的表達(dá)上調(diào)，生物信息學(xué)分析結(jié)合實(shí)驗(yàn)證實(shí)，F(xiàn)OXO1是OS中miR-135 b的直接靶標(biāo)；而Xu等[16]研究顯示，對(duì)化療藥物反應(yīng)較差組骨肉瘤細(xì)胞外泌體中miR-135 b表達(dá)顯著增高，提示miR-135 b可能與骨肉瘤的耐藥相關(guān)。

4 外泌體參與骨肉瘤化療耐藥性的傳遞

腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)不同程度的異質(zhì)性，即同一腫瘤組織中不同腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性不一致;因此，根據(jù)腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性，它們可分為耐藥細(xì)胞和敏感細(xì)胞。近年來(lái)，研究發(fā)現(xiàn)外泌體在腫瘤細(xì)胞之間的信息交換中也起著重要作用。外泌體作為轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白起作用，并將膜和膜上的各種功能性物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)至受體細(xì)胞。這些物質(zhì)包括包括脂類、蛋白質(zhì)、miRNA及mRNA等，通過(guò)這些物質(zhì)調(diào)節(jié)受體細(xì)胞的生物學(xué)特性，完成腫瘤細(xì)胞間的信息傳遞[17]。因此，腫瘤細(xì)胞對(duì)化學(xué)治療藥物的敏感性的不一致性可以通過(guò)這種機(jī)制在細(xì)胞之間傳遞，導(dǎo)致敏感細(xì)胞的獲得耐藥性。Torreggiani團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)阿霉素耐藥的骨肉瘤細(xì)胞能夠?qū)y帶MDR-1 mRNA及其產(chǎn)物P-糖蛋白的外泌體轉(zhuǎn)運(yùn)至非耐藥細(xì)胞，從而誘導(dǎo)敏感細(xì)胞出現(xiàn)阿霉素耐藥表型[18]。

5 小結(jié)

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(duì)化療藥物的耐藥是一個(gè)多因素參與的復(fù)雜過(guò)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(jī)制，但我們也認(rèn)識(shí)到，針對(duì)外泌體及骨肉瘤多藥耐藥的研究仍處于初級(jí)階段。深入研究外泌體引起的骨肉瘤多藥耐藥的分子機(jī)制對(duì)于新型化療藥物的研制、增強(qiáng)骨肉瘤細(xì)胞對(duì)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。