外泌體的基本生物學特征及其在黑素瘤診治中的研究進展

[摘要]外泌體被定義為一類胞外囊泡，由內體膜向內萌發形成，與質膜融合后釋放到細胞外環境中。多年來，研究者為發現新型、高效和選擇性極佳的外泌體分離方法做出了大量的努力。外泌體被認為在細胞間的交流中起著重要的作用，在各種類型癌癥中，抑制外泌體的釋放可能有助于減緩某些癌癥的進展。因此，外泌體一直是癌癥治療的一個有吸引力的靶點。隨著研究的深入，黑素瘤來源的外泌體在黑素瘤的進展及治療等方面展現出了巨大潛力。本文總結了外泌體的主要生物學特征及其在黑素瘤診治方面的新進展，以期為未來黑素瘤診療提供指導。

[關鍵詞]外泌體；生物學特征；黑素瘤；診治；生物標記物

[中圖分類號]R739.5" " [文獻標志碼]A" " [文章編號]1008-6455（2025）04-0188-04

Basic Biological Characteristics of Exosomes and Research Progress in the Diagnosis and Treatment of Melanoma

LI Xinghui1， LIU Yu1， ZHOU Yang1， QIAN Qihong2

（ 1.Department of Dermatology， the Yancheng Clinical College of Xuzhou Medical University /the First People’s Hospital of Yancheng， Yancheng 224001， Jiangsu， China; 2.Department of Dermatology， the First Affiliated Hospital of Soochow University， Suzhou 215008， Jiangsu， China ）

Abstract： Exosomes are defined as extracellular vesicles that germinate inwards from the endosomal membrane and are released into the extracellular environment after fusion with the plasma membrane. Over the years， researchers have made great efforts to find new， efficient and highly selective exosome separation methods. Exosomes are thought to play an important role in cell-cell communication， and inhibiting exosome release in various types of cancer may help slow the progression of some cancers. Therefore， exosomes have been an attractive target for cancer therapy. With the deepening of research， melanoma-derived exosomes have shown great potential in the development and treatment of melanoma. This paper summarizes the main biological characteristics of exosomes and their new progress in melanoma diagnosis and treatment， and provides guidance for future melanoma diagnosis and treatment.

Key words： exosomes; biological characteristics; melanoma; diagnosis and treatment; biological marker

黑素瘤是一種來源于黑素細胞的惡性皮膚腫瘤[1]。由于其具有高度侵襲性、轉移性和復發率，其死亡率普遍較高。據統計，黑素瘤的發病率在全球范圍內不斷增加[2-3]。近年來，分子靶向治療和免疫治療逐漸成為黑素瘤的有效療法[4]，而利用外周血生物學標志物來協助判斷腫瘤復發并評價治療反應顯得尤為重要。外泌體是一種在大多數真核細胞的內體腔室中產生的胞外囊泡（Extracellular vesicles，EVs），在過去十年中受到越來越多的關注，它們最初被認為是細胞損傷導致的細胞排泄物，或細胞穩態的副產物，對鄰近細胞無顯著影響，然而大量研究顯示，這些細胞外囊泡可攜帶復雜的蛋白質、脂質和核酸，然后將這些“貨物”運送到目標細胞[5]。因此，外泌體作為一種新的細胞間通訊方式，在信號轉導和免疫反應等許多細胞活動中發揮重要作用。腫瘤來源的外泌體與促進腫瘤進展、血管生成和免疫逃逸有關，且在不同轉移階段均可發揮一定作用，包括誘導遷移、侵襲和轉移前微環境的形成等[6]。本文主要針對外泌體的基本生物學特征及其在黑素瘤診治中的研究進展進行綜述。

1" 外泌體的基本生物學特征

1.1 外泌體的形態和大小：外泌體被定義為一類胞外囊泡，由內體膜向內萌發形成，與質膜融合后釋放到細胞外環境中。有文獻證實，在透射電鏡下外泌體通常呈杯狀，密度在1.13～1.17 g/ml之間，可表達CD63、VPS35、galectin 3、纖維連接蛋白和胎盤堿性磷酸酶，不表達Calnexin蛋白[7]。然而，外泌體的大小尚不確定，研究顯示直徑30～100 nm是最適合的外泌體大小，因為直徑小于30 nm的囊泡太小，光子顯微鏡無法觀察到，100 nm大小的循環顆粒易被單核吞噬細胞系統清除[8]。因此，在各種細胞類型中，直徑30～100 nm代表了典型的外泌體大小范圍[9]。

1.2 外泌體的功能：外泌體的研究始于20世紀80年代[10]，它最初被認為是細胞的“排泄物”，直至研究發現B淋巴細胞衍生的外泌體可誘導抗原特異性MHC-Ⅱ限制性T細胞反應，這才表明外泌體在抗原呈遞中具有積極的功能[11]。研究表明外泌體可以攜帶大量生物活性物質，包括脂質、蛋白質、核酸和代謝物等，外泌體中的生物活性分子使得其可以作為細胞間信息傳遞的信號平臺[12]。不同細胞來源的外泌體功能不同，并因供體細胞生存的不同生理或病理條件而異[13-14]。由于外泌體本質上是抗原呈遞囊泡，且其具有較長的循環半衰期，人體耐受良好，不僅能夠穿透細胞膜，還可能對特定細胞類型產生靶向作用，這使其可以用作生物標志物、疫苗、藥物輸送裝置和治療工具成為可能[15]。

1.3 外泌體的分離方法及臨床應用：外泌體所在生物液體的復雜性、不同外泌體之間的物理化學和生化特性的巨大重疊以及外泌體本身的異質性使得分離出高產率的外泌體具有一定挑戰性[16]。目前，常用的外泌體分離方法主要有超速離心法、超濾法、微流體法、免疫親和捕獲、聚合物誘導沉淀、尺寸排除色譜法等，每種方法的特點和應用場景各不一致，比如，超速離心法易于外泌體的分離，并促成了不同細胞來源的外泌體分離[17]。與超速離心方法相比，超濾法顯著縮短了外泌體的分離處理時間，且不需要特殊設備，重要的是，通過調節過濾器的大小，允許研究者對特定的外泌體亞群進行分類，這也是經典超速離心方法的理想替代方法[18]。微流體法通過在微觀上探索外泌體的理化和生化特征，不僅可以從指尖的血液中快速分離外泌體，還可以實時描述外泌體的特征，這對于非侵入性疾病檢測尤其有價值，如早期癌癥篩查[19]。免疫親和捕獲是分離具有特定起源的外泌體亞群的理想方法，為疾病診斷提供了重要的依據[20]。由于聚合物沉淀法不需要復雜的設備，這種方法可應用于大量分離外泌體，且具有高產率。這種方法還可以通過整合各種外泌體（或蛋白質/遺傳物質含量）分析檢測平臺來實現快速疾病診斷[21]。另外，還有尺寸排除色譜法（Size exclusion chromatography，SEC），早在外泌體被發現之前，SEC就已經得到了很好的發展，并廣泛應用于高分辨率分離大分子或大分子聚集物，如蛋白質、聚合物和各種脂質體顆粒[22]。總之，目前臨床工作中，常用的分離方法可將細胞外基質中不同類型的外泌體快速、有效地分離。

2" 外泌體在黑素瘤診治中的研究進展

2.1 外泌體相關生物標記物在黑素瘤的診斷和預測中的作用：黑素瘤早期診斷并通過手術切除后預后較好，發生轉移后由于缺乏有效的治療手段，生存率急劇降低，所以早期診斷黑素瘤顯得尤為重要。外泌體作為一種發揮多種生物學功能的細胞外囊泡，目前已被發現含有多種與黑素瘤相關生物標記物[23]，主要包括蛋白質組標記物和遺傳組標記物。

2.1.1 蛋白質組標記物：外泌體相關的熱休克蛋白70（Heat shock protein70，HSP70）已被提出作為診斷和監測多種實體腫瘤的潛在生物標志物，如肺癌、乳腺癌和卵巢癌，事實上，HSP70已在黑素瘤衍生的外泌體中被發現過表達且與癌癥的不良預后有關[24]。Guerreiro EM[25]在9個黑素瘤細胞系中發現了一種潛在的黑素瘤特異性外泌體標記蛋白，即黑素原體蛋白（Melanosomes protein，PMEL），它參與黑素小體中淀粉樣原纖維的形成。Jang SC等[26]在人類黑素瘤組織中發現的富含線粒體蛋白的外泌體，并將線粒體蛋白鑒定為轉移性黑素瘤的潛在生物標志物。同樣地，Bonhoure A等[27]檢測了黑素瘤和非癌癥患者的血漿樣本，發現黑素瘤患者血漿中外泌體黑素轉鐵蛋白水平升高，建議將外泌體黑素轉鐵蛋白作為潛在的黑素瘤生物標志物。這些標志物讓黑素瘤具有特異性，在臨床中更容易被識別。

2.1.2 遺傳組標記物：研究發現，黑素瘤細胞系的外泌體含有炎癥趨化因子，mRNA水平升高，TRP-1和ATP結合盒式蛋白mRNA水平降低。從黑素瘤細胞系分離的外泌體中主要組織相容性抗原HLA-C表達的mRNA表達似乎下調，其被認為是免疫原性差的一個指標[28]。除了mRNA，黑素瘤外泌體也被報道含有microRNAs。利用miRNA陣列，與來自正常成人黑素細胞的外泌體相比，來自黑素瘤細胞系A375的外泌體中130個miRNAs水平增加，98個miRNAs水平下降。失調的miRNAs與細胞生長、增殖、運動和細胞死亡相關，包括miR-21、miR-23、miR-let7a/c、miR-138、miR-125b、miR-222和miR-494[29]。在轉移性散發黑素瘤患者血漿中檢測到與外泌體相關的miR-17、miR-19a、miR-21、miR-126和miR-149水平高于健康對照組，并將它們用于監測臨床結果[30]。黑素瘤外泌體衍生的相關生物標記物有望成為黑色素瘤潛在的非侵入性檢測標志物，在黑素瘤的診斷和預測中起到重要作用。

2.2 外泌體在黑素瘤進展和轉移中的作用：黑素瘤的發生發展是一個循序漸進的過程，涉及與黑素瘤細胞惡性轉化相關的遺傳、表觀遺傳和環境因素，使其不受控制地增殖并獲得侵襲性。外泌體可以通過促進黑素瘤細胞惡性增殖、轉移性擴散，使腫瘤細胞逃脫免疫監視，以及通過促進血管生成和基質重構，改變信號通路等方式促進了黑素瘤的進展和轉移。

上皮間質轉化（Epithelial-mesenchymal transition，EMT）是癌癥轉移過程中非常重要的環節，在外泌體介導的EMT樣過程中，絲裂原活化蛋白激酶（Mitogen activated protein kinase，MAPK）信號通路被激活。黑素瘤衍生的外泌體激活原代黑素細胞中MAPK信號分子的表達，如MAP3K4、MAP2K5和MAPK13，從而促進轉移表型[31]。

黑素瘤的侵襲性表型還受到其微環境pH值變化的高度影響，如酸性環境通過大量分泌外泌體影響腫瘤細胞的侵襲性、進展和組織重塑，決定整個宿主的病程[32]。Boussadia Z等[33]研究發現，當黑素瘤處于轉移性階段時，酸性pH可增加外泌體的分泌。當暴露于酸性介質中產生的外泌體時，黑素瘤細胞獲得遷移和侵襲能力增加，這可能是由于轉移性外泌體蛋白介導，有利于腫瘤細胞的轉移和血管生成。

黑素瘤是一種可變免疫原性腫瘤，黑素瘤衍生的外泌體在調節對腫瘤的免疫反應中發揮著重要作用，其中包括通過影響腫瘤相關的巨噬細胞表型。源自轉移前淋巴結中黑素瘤的外泌體通過誘導經典激活M1巨噬細胞觸發腫瘤中的血管生成，或者通過誘導內皮細胞增殖激活M2巨噬細胞介導的血管生成[34]。研究發現，黑素瘤細胞可經WNT5A信號通路，誘導釋放含有免疫調節和促血管生成蛋白IL-6、VEGF和MMP2的外泌體[35]。

另外，黑素瘤衍生的外泌體可通過外泌體中的microRNA直接激活CD4+ T細胞的線粒體凋亡途徑。轉移性黑素瘤會釋放表面攜帶程序性死亡配體1（Programmed cell death 1 ligand 1，PDL1）的外泌體，從而抑制CD8+ T細胞的功能并促進腫瘤生長[36]。黑素瘤細胞衍生的外泌體還可以下調自然殺傷細胞中NKG2D的表達以誘導免疫抑制[37]。總之，黑素瘤外泌體可以通過各種相關機制來促進腫瘤生長和轉移。

2.3 外泌體在黑素瘤治療和預后中的作用：近年來，雖然靶向治療和免疫治療在延長黑素瘤患者生存期及改善黑素瘤患者生存質量方面取得了顯著進展，但仍不能使大部分患者受益。外泌體的治療潛力在藥物輸送和再生醫學的背景下進一步凸顯。例如，外泌體與脂質體和納米粒子結合提供了新的治療遞送方法。具體而言，來源于腫瘤細胞的外泌體可以作為藥物的載體，并且可以有效地抑制腫瘤增殖，因為它們具有轉移生物活性成分和克服生物屏障的能力[38]。Rab27a敲低顯著降低了黑素瘤細胞中的外泌體分泌，并導致腫瘤生長和肺轉移減少[39]。

在黑素瘤治療中進展最為顯著的是免疫檢查點抑制劑的研制，例如PD1/PDL1抑制劑和細胞毒T淋巴細胞相關抗原4（cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4，CTLA-4/CD152）抑制劑，類似地，外泌體通過對黑素瘤患者PD1/PDL1軸抑制作用被報道可作為一種潛在的治療方法[40]。然而，黑素瘤患者對免疫檢查點抑制劑的陽性反應率仍然很低，Chen和同事首次揭示了在抗PD1治療期間，患者外泌體PDL1的增加可以反映成功的抗腫瘤免疫反應，相反，對治療無反應者的外泌體PDL1沒有顯著增加[41]。因此，循環外泌體PDL1可以作為抗PD1/PDL1治療臨床結果的預測因子。已有多項研究探討外泌體如何在監測黑素瘤患者對腫瘤治療的反應中發揮作用。體外研究表明，化療后外泌體的分泌和脫落可能增加，特別是那些含有HSP70的外泌體。同樣，體外和在體研究表明，使用達拉法尼抑制BRAF治療后，含有外泌體的miR-211-5p的分泌增加。這表明外泌體可用于監測黑素瘤應激反應或損傷[42]。

外泌體具有作為預后生物標志物的價值。這樣可能提早警示臨床醫生應注意患者是否復發，從而及時干預，改善患者預后。Tucci M等[43]研究證明，來自T細胞的外泌體相關PD-1和CD28基礎水平較高的患者具有較高的無進展期和總生存期。同樣，治療相關的樹突狀細胞衍生外泌體上CD80水平的升高可改善患者的預后，也與更長的無進展期和生存期相關，提示抗腫瘤免疫反應的重新激活。臨床前黑素瘤研究表明，循環外泌體可作為細胞對化療藥物耐藥的介質。Federici C等[44]報道，外泌體似乎參與了抗癌藥物順鉑的消除和耐藥。此外，從黑素瘤患者滲出性血清中分離出的外泌體中BRAF V600E突變DNA的檢測與BRAF突變的腫瘤表達相關，這一發現也被證明可預測疾病最終的進展。周來來等[45]發現血清外泌體B7-H4表達升高與黑素瘤的預后不良有關。已有的研究均表明，外泌體在黑素瘤治療和預后上有巨大的潛力。

3" 小結和展望

外泌體作為一種新的細胞間通訊方式通過各種途徑參與黑素瘤的發生、發展和免疫調節等過程，在精準醫療時代，外泌體在黑素瘤非侵入性診斷、阻斷癌癥的進展和轉移、監測臨床治療反應、判斷預后等方面有著巨大前景。但由于外泌體與腫瘤微環境之間存在著復雜的相互作用，其用于黑素瘤診斷的特異性和敏感性仍需進一步探索，同時，由于現在對外泌體的研究大多來自體液和細胞系階段，還需大量的動物實驗及臨床試驗研究來驗證。未來隨著針對外泌體的研究不斷深入，我們終將制定出更有效的黑素瘤診治策略。

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[收稿日期]2023-12-08

本文引用格式：李星匯，劉玉，周洋，等.外泌體的基本生物學特征及其在黑素瘤診治中的研究進展[J].中國美容醫學，2025，34（4）：188-192.