外泌體在腫瘤診療中的研究進展

管明秀，張文成，李錚，劉乃波，委奧運，張霞

（天津醫科大學寶坻臨床學院1.檢驗科，2.腫瘤科，3.心內科，天津301800）

外泌體最初是JOHNSTONE 等[1]于1987年在綿羊網織紅細胞中分離出的囊泡，這種囊泡具有網織紅細胞胞膜特征，當時只認為它是紅細胞成熟的“廢棄物”。隨著對囊泡的深入研究，已經證實了該囊泡是細胞通過胞吐形式分泌的胞外囊膜，它是起源于細胞內吞系統中的多囊泡內體，通過出芽、內陷、多泡體形成和分泌4 個過程形成的一種具有雙層磷脂膜結構的小泡，形態呈球形、扁形或杯狀小體，直徑為30～150 nm[2-3]。

近年來研究發現，外泌體在人體體液中都有分布，包括血液、尿液、唾液、胸腹水、腦脊液、膽汁、乳汁、淚液及精液等，不同組織來源的外泌體攜帶的核酸、蛋白質和脂質也不盡相同[4-7]。外泌體通過攜帶的核酸、蛋白質和脂質等成分在細胞間傳遞信息并發揮作用[8-10]，外泌體的來源不同，其對疾病的發生、發展的影響也不同[11]。

腫瘤是一組嚴重威脅人類生命和健康的疾病。由于腫瘤發病機制復雜，早期診斷困難，病程進展快。多項研究證實，外泌體在腫瘤發生及發展、侵襲轉移和免疫逃逸過程中起著很重要的作用[12-13]。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[7]。本文總結了外泌體作為腫瘤生物標志物以及治療靶點的研究現狀和進展。

1 外泌體在乳腺癌中的研究進展

乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤之一，也是女性死于惡性腫瘤的第二大原因[14]。中國女性乳腺癌的發病率呈逐年上升趨勢，而且趨于年輕化[15]。乳腺癌的早期診斷和早期治療可以有效地控制乳腺癌惡化，提高患者的生存率，改善預后。ZOU等[16]研究發現微RNA（microRNA, miRNA）在乳腺癌發生、發展中均有特異性表達，LI 等[17]研究證實了人乳腺癌外泌體高度分泌miR-1246，較比正常乳腺癌組織明顯升高。且轉移性乳腺癌MDA-MB-231 細胞分泌的外泌體中miR-1246 的表達量較非轉移性乳腺癌細胞也有顯著升高。吳瑛等[18]研究也證實了外周血中miR-1246 檢測有助于乳腺癌的早期診斷，可以作為乳腺癌的生物標志物，為乳腺腺癌的個體化檢測和靶向治療提供了新方向。MOON等[19]等研究證實乳腺癌外泌體能分泌特異性的蛋白纖維連接蛋白，該蛋白也可以作為早期診斷乳腺癌的循環標志物。

三陰性乳腺癌（TNBC）惡性程度很高，以侵襲性的臨床表現為特征，TNBC 較其他類型乳腺癌更具侵襲力，其生存率較差[20]。TNBC 從乳腺癌的傳統治療方法中獲益有限，預后差。OHNO 等[21]研究發現外泌體介導的抑癌基因Let-7a可以傳輸到表達表皮生長因子受體的乳腺癌細胞中，通過作用于MYC基因3’UTR 區使該基因沉默，從而抑制MDA-MB-231 細胞的增殖、遷移和侵襲。該研究為TNBC 的治療提供了新的思路。王冰等[22]研究發現TNBC 的MDA-MB-231 耐藥細胞外泌體中表達蛋白CD9、蛋白CD63 和蛋白TSG101 可以提高敏感細胞的耐藥指數，該項研究為TNBC 的耐藥機制提供了治療對策。

2 外泌體在肝癌中的研究進展

肝癌是病死率較高的惡性腫瘤，全球每年新發病例數約為78 萬，死亡數約為75 萬。中國是全球肝癌發病率最高的國家，新發患者數及死亡患者數均接近全球發病患者的50%[23]。肝癌的隱匿性強，大多數肝癌患者發現時已經處于中晚期階段，而且目前主要的治療方案以化學治療（以下簡稱化療）為主，預后不理想?，F階段對于肝癌早期診斷的生物標志物和治療靶點的研究越來越受到學者們的關注。KOENIG 等[24]研究證實肝癌患者的血清外泌體中高表達miR-21，而且miR-21的表達量與肝癌的分期呈正相關。XU 等[25]研究證明miR-21的表達量越高，患者的預后就越差，生存率就越低。SOHN 等[26]發現肝癌患者血清外泌體中高表達miR-221，明顯高于慢性乙型肝炎組和肝硬化組，而且與肝癌的大小以及患者的預后相關。通過對以上研究的分析總結，miR-21 和miR-221 有望成為肝癌早期診斷的生物標志物。MONTALBANO等[27]研究表明外泌體蛋白磷脂酰肌醇蛋白聚糖-3（GPC3）在肝癌細胞中表達上調，而在正常肝細胞和肝硬化組織中不表達，所以GPC3 未來可能作為肝癌診斷的特異性標志物。

miR-122 是目前研究較多的與肝癌相關的外泌體miRNA，它在正常肝組織中豐度最高，約占肝組織miRNA 的50%[28]。有研究證實，miR-122 在肝癌組織中表達量明顯降低，且在肝癌患者血清外泌體中的表達量也顯著下降[26,29]。LOU 等[30]研究證實，將miR-122 轉染到脂肪組織來源的間充質干細胞中，待其產生大量富含miR-122 的外泌體后，將外泌體運載到肝癌細胞中，能提高肝癌細胞對化療的敏感性。這一發現對于今后肝癌的治療提供了新的思路。鑒于GPC3 在肝癌細胞外泌體分泌的特異性，也表明了GPC3 有望成為肝癌的治療靶點[27]。

3 外泌體在胰腺癌中的研究進展

胰腺癌是全球最致命的癌癥之一，由于胰腺癌具有隱匿性，臨床上缺乏特異性的早期診斷指標和臨床表現，大多數確診患者已經處于晚期階段[31]。胰腺癌病情發展迅速，容易發生早期轉移，目前常規化療效果不佳[32]。因此尋找胰腺癌早期診斷生物標志物和治療方法是臨床醫學的一項具有突破進展意義的研究。

任瀟凡等[33]研究證實胰腺癌患者血清外泌體中表達LncRNA CCAT1，而且該研究結果顯示外泌體中長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA, LncRNA）CCAT1 對胰腺癌診斷的敏感性為89.4%，特異性為87.9%，顯著高于CA19-9，提示LncRNA CCAT1 可能成為胰腺癌早期診斷指標。MELO 等[34]研究表明胰腺癌細胞來源的外泌體（PEX）是胰腺癌發生、發展、侵襲、轉移的關鍵因素之一。該研究還發現來自胰腺導管癌的患者外泌體中磷脂酰肌醇蛋白聚糖-1（GPC1）表達量較比正常對照組有顯著升高，而且胰腺癌的分期不同。GPC1 有望成為胰腺癌早期診斷的生物標志物。

LAI 等[35]研究證實胰腺導管癌患者PEX 中高表達miR-10b、miR-21、miR-30c、miR-181a，低表達miR-let7a，而且升高的miRNA 在胰腺癌切除術后24 h 降至正常水平。該研究表明PEX 中的miR-10b、miR-21、miR-30c、miR-181a 可能成為胰腺癌早期診斷的指標，具有可觀的前景；miR-let7a 未來有望成為胰腺癌治療的切入點，為胰腺癌的治療提供了新的研究方向。

4 外泌體在胃癌中的研究進展

胃癌是起源于胃黏膜上皮的惡性腫瘤，可發生于胃的任何部位，我國是胃癌發病大國，好發于＞50 歲的中老年人，因其早期發現困難，極易誤診，患者預后差，生存期短[36-37]。即使采取根治性手術治療，仍然有很高的術后復發風險[38]，給患者和家庭帶來很大的痛苦和經濟負擔。因此對于胃癌的早期診斷以及靶向性治療研究成為亟待解決的熱點問題。

LIN 等[39]研究發現胃癌患者血漿外泌體和胃癌細胞外泌體中均高度表達LncRNA UEGC1，而且該研究還發現血漿中分離出的LncRNA UEGC1 幾乎都存在與外泌體中，這樣就防止了其被核糖核酸酶降解。該研究用受試者工作特征（receiver operating characteristic, ROC）曲線評估血漿外泌體LncRNA UEGC1 對胃癌的預測能力，得到的曲線下面積（area under the curve, AUC）為0.8760，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。ZHENG 等[40]研究表明載脂蛋白E（Apolipoprotein E, APOE）是腫瘤相關巨噬細胞源性外泌體的特異性蛋白質，APOE 可以激活磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3 kinase,PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B, PKB）的信號通路，從而促進胃癌細胞的遷移。所以，APOE 可以作為胃癌發展的評估指標。

眾所周知，肝細胞生長因子（hepatocyte growth factor, HGF）具有促進腫瘤細胞和血管細胞生長的作用。ZHANG 等[41]研究發現外泌體可以包裹HGF 小干擾RNA（small interfering RNA, siRNA），并將其轉運到胃癌細胞中，從而抑制胃癌細胞的增殖和遷移。鑒于此，HGF siRNA 在胃癌的靶向治療中具有潛在的應用前景。YOON 等[42]研究發現，胃癌患者血清外泌體分泌的胃動蛋白1 水平顯著低于對照組，而且晚期胃癌患者血清外泌體中的胃動蛋白1 的表達水平明顯低于早期胃癌患者。該研究提示胃動蛋白1 可以作為胃癌治療的研究方向。

5 外泌體在結直腸癌中的研究進展

結直腸癌（colorectal cancer, CRC）是來源于結腸或直腸黏膜上皮的惡性腫瘤。我國每年結直腸癌新發病例高達13～16 萬人，在消化道腫瘤的發病率中僅次于胃癌，且好發于40～60 歲人群[43]。術后患者生活質量明顯下降，而且大多數患者發現時多為中晚期，預后比較差[44]。CRC 癌潛伏期長，早期癥狀不明顯，所以探索CRC 的早期診斷生物標志物是治療CRC 的關鍵因素。

OGATA-KAWATA 等[45]研究發現，原發性早期CRC 患者血清外泌體中miRNA（miR-21、miR-23a、miR-150、miR-223、miR-1229、miR-1246 及let-7a）的表達量顯著高于對照組，而且腫瘤切除術后，這些miRNA 表達量顯著下降。ZHANG 等[46]研究證實CRC 患者血漿外泌體高表達7 種miRNA，分別為：miR-103a-3p、miR-127-3p、miR-151-5p、miR-17-5p、miR-181a-5p、miR-18a-5p和miR-18b-5p；CRC 患者癌組織中高表達miR-103a-3p、miR-127-3p、miR-17-5p 和miR-18a-5p，顯著高表達miR-17-5p、miR-181a-5p、miR-18a-5p 和miR-18b-5p。 這些miRNA 有望成為CRC 無創性的早期診斷生物標志物。

TRAN 等[47]研究發現外泌體可以作為一種新型抗癌藥物阿司匹林的載體，通過連接上皮細胞黏附分子（EPCAM）蛋白，進一步提高了藥物對結腸癌細胞的主動靶向性，同時降低了藥物本身對乳腺等細胞的毒性。未來利用外泌體載體將藥物導入結直腸癌細胞中，實施靶向治療，也是實現CRC 精準治療的研究方向。吳杰[48]研究證實BRAF基因600 位突變（BRAFV600E）型結腸癌組蛋白H4和ACTB 釋放增加，可能會影響腫瘤微環境，進而促進癌癥進展。該研究為H4 和ACTB 作為結腸癌治療的靶點提供依據。

6 外泌體在其他腫瘤中的研究進展

吉進[49]通過ROC 曲線評價外泌體mRNA 在前列腺癌早期診斷中的作用，發現聯合應用外泌體基因MAX、IL-32 和PDGFA 對于前列腺癌診斷（PSA4-10 ng/ml）的AUC 為0.818，該研究證實外泌體基因MAX、IL-32 和PDGFA 可以作為前列腺癌早期診斷的生物標志物。

LAN 等[50]用實時熒光定量聚合酶鏈式反應的方法表明，腦膠質瘤患者血清外泌體miR-301a 的表達水平顯著升高，而且原發性腦膠質瘤患者手術切除瘤體后，血清外泌體miR-301a 的水平顯著下降，提示miR-301a 有望成為腦膠質瘤的早期診斷及預后指標。

GUO 等[51]研究發現黑色素瘤細胞分泌的外泌體中過表達鳥苷三磷酸酶RAB27A 蛋白，而且含有RAB27A 蛋白的外泌體能通過自分泌或旁分泌的方式增強靶細胞的轉移能力，這將為黑色素瘤疾病的診斷、治療和預后判斷提供依據。

NAKAMURA 等[52]等研究發現卵巢癌上皮細胞外泌體中含有豐富的細胞表面糖蛋白CD44，而且外泌體可以通過旁分泌的方式將CD44 輸送到人腹膜間皮細胞，并富集、內化。高水平的CD44 能誘導腹膜間皮細胞表達基質金屬蛋白酶9 并將其釋放，以清除間皮屏障，從而有利于癌細胞的侵襲。該研究提示CD44 的表達水平有望作為卵巢癌診斷及治療評估的指標。

7 總結與展望

外泌體由于包含的內容物具有顯著的組織特異性，這就為其能成為腫瘤早期診斷的生物標志物提供了重要保障?，F階段外泌體已然成為研究腫瘤發生、發展、遷移、侵襲、轉移以及治療的明星分子。有學者研究認為，乏氧環境是腫瘤細胞增殖的有利條件之一[53]。有研究認為乏氧可以顯著刺激外泌體分泌，從而誘導腫瘤發生[54]。腫瘤細胞在發生發展過程中需要借助糖酵解途徑生成的能量來促進自身生長，這就是著名的Warburg 效應。Warburg 效應的提出，聯合乏氧環境對外泌體誘導腫瘤發生發展的研究，筆者設想糖酵解途徑可能通過某些分子機制會影響外泌體的分泌和產生。這也為腫瘤的治療提供了一個新的研究思路。

外泌體還可以運載與腫瘤血管生成、侵襲、轉移以及耐藥相關的蛋白質和核酸等物質，基于此，可以研究阻斷或抑制腫瘤細胞攝取外泌體，或者研究抑制外泌體生成，這也是未來外泌體應用于腫瘤治療的一個研究方向。

雖然外泌體具有很多特異性的優勢，但是也存在一些局限性。外泌體應用于腫瘤早期診斷和治療的研究需要大樣本量的實驗數據支持，而且如何大量生產具有治療目的外泌體也是制約其臨床應用的問題之一。而且目前對于外泌體miRNA、LnkRNA 等的檢測方法還不成熟，這也是制約外泌體研究的問題之一。未來還需要學者們不斷地探索，以滿足外泌體能應用于臨床的需求。