王宇鑫，張葉軍,2，鄔晶新，李洪艷,2，屈超，鄒偉,2

1.遼寧師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，遼寧 大連 116081；2.遼寧省生物技術(shù)與分子藥物研發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連 116081

外泌體（exosomes）是一種起源于內(nèi)體的大小為30～100 nm的囊泡，內(nèi)含蛋白質(zhì)、RNA（mRNA、miRNA、lncRNA）、DNA（mtDNA、ssDNA、dsDNA）和脂質(zhì)等多種信號(hào)分子，在細(xì)胞間的信息交流中發(fā)揮重要的作用[1]。近幾年發(fā)現(xiàn)，外泌體不僅可以介導(dǎo)正常生理過程，還參與許多疾病的病理過程，如腫瘤細(xì)胞的生長和存活、侵襲與轉(zhuǎn)移、血管生成及耐藥等[2]。由于腫瘤細(xì)胞分泌的外泌體攜帶原有細(xì)胞的信號(hào)分子，可作為癌癥早期檢測的生物標(biāo)志物，因此外泌體的研究受到廣泛關(guān)注。窖蛋白-1（caveolin-1，Cav-1，也稱小窩蛋白）是胞膜窖（caveolae）的結(jié)構(gòu)和標(biāo)志蛋白，通過影響細(xì)胞物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等過程，參與細(xì)胞的增殖與轉(zhuǎn)化、侵襲與轉(zhuǎn)移、存活與凋亡等生命過程[3]。令人感興趣的是，在人黑色素瘤、膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的外泌體中都檢測出了Cav-1，且Cav-1作為重要的功能蛋白調(diào)控外泌體的內(nèi)化過程[4-5]。上述結(jié)果提示我們，外泌體調(diào)控的腫瘤轉(zhuǎn)移可能與Cav-1介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)。

1 外泌體與腫瘤

1.1 外泌體在腫瘤轉(zhuǎn)移和侵襲中的作用

外泌體與腫瘤的發(fā)展和轉(zhuǎn)移有密切的關(guān)系。外泌體一旦釋放到細(xì)胞外，就可以與鄰近的細(xì)胞相互作用或長距離傳播，從而實(shí)現(xiàn)在不同細(xì)胞之間轉(zhuǎn)移“貨物”，并調(diào)控其他細(xì)胞的表型。腫瘤細(xì)胞分泌的外泌體通過分泌細(xì)胞因子、生長因子、黏附因子和細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞與正常細(xì)胞之間的交流[6]。原發(fā)性腫瘤細(xì)胞的外泌體通過在潛在轉(zhuǎn)移位點(diǎn)誘導(dǎo)特定性狀來促進(jìn)腫瘤的轉(zhuǎn)移性擴(kuò)散，幫助轉(zhuǎn)移位點(diǎn)的腫瘤細(xì)胞存活，刺激血管發(fā)生和抑制免疫。研究表明，腫瘤細(xì)胞可通過外泌體轉(zhuǎn)移miRNA，實(shí)現(xiàn)與內(nèi)皮細(xì)胞之間的通訊[7]，導(dǎo)致細(xì)胞遷移[8]、血管生成、腫瘤生長[9]和惡化[7]。前列腺癌特異性外泌體可攜帶前列腺特異性基因轉(zhuǎn)移到正常人骨髓細(xì)胞中表達(dá)；不僅如此，前列腺癌細(xì)胞分泌的外泌體通過與周圍細(xì)胞的交流可以抑制鄰近細(xì)胞的生存及其克服環(huán)境障礙的能力，從而達(dá)到擴(kuò)散的目的[10]。Wu等觀察到乳腺癌來源的外泌體miR-494和miR-542-3p對(duì)非轉(zhuǎn)化細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用[11]。乳腺癌分泌的外泌體攜帶的miRNAs，其中miR-181c降解3-磷酸肌醇依賴性蛋白激酶-1（PDPK1），從而抑制絲切蛋白的磷酸化并影響絲切蛋白對(duì)肌動(dòng)蛋白的調(diào)控，最終導(dǎo)致血腦屏障失去其功能，促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的腦轉(zhuǎn)移[12]。

1.2 外泌體在腫瘤細(xì)胞免疫逃逸中的作用

目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞外泌體對(duì)免疫細(xì)胞起著一定程度的抑制作用。惡性腫瘤分泌的外泌體抑制腫瘤的免疫監(jiān)視，一個(gè)途徑是腫瘤分泌的外泌體可以通過抑制免疫細(xì)胞的增殖和降低其功能，例如NK細(xì)胞和T細(xì)胞增殖、細(xì)胞毒性和主要組織相容性復(fù)合物Ⅱ（MHC-Ⅱ）的降低以及抗原提呈細(xì)胞（APC）的數(shù)量和功能的降低，從而達(dá)到免疫耐受[13]。乳腺癌細(xì)胞分泌的外泌體可以通過誘導(dǎo)活性氧物質(zhì)，如細(xì)胞自噬和觸發(fā)腫瘤因子（白介素6、白介素17）的產(chǎn)生，從而改變腫瘤生長的內(nèi)環(huán)境，進(jìn)而使正常乳腺細(xì)胞內(nèi)化并促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的發(fā)生[13]。乳腺癌分泌的外泌體影響免疫系統(tǒng)T細(xì)胞、樹突細(xì)胞、吞噬細(xì)胞和T細(xì)胞調(diào)節(jié)來“幫助”腫瘤細(xì)胞逃逸。外泌體可以幫助乳腺癌細(xì)胞逃避、抑制細(xì)胞凋亡，促進(jìn)增殖。另有研究表明，一些腫瘤來源外泌體的Fas配體、galac?tin-9和CD39/CD73分子，誘導(dǎo)CD8+T細(xì)胞的凋亡并抑制CD4+T細(xì)胞的增殖[14]。

1.3 外泌體有望作為腫瘤診斷和治療的有效工具

新近，人們提出利用腫瘤細(xì)胞外泌體所含的特異性蛋白質(zhì)、miRNA等作為腫瘤檢測的標(biāo)志物[15]。研究人員發(fā)現(xiàn)在健康受試者和不同疾病的患者中，細(xì)胞釋放到體液中的外泌體顯示不同的蛋白質(zhì)和RNA，可用于乳腺癌、肺癌、胰腺癌和惡性黑色素瘤等腫瘤細(xì)胞的診斷[16]。

例如，在乳腺癌細(xì)胞分泌的外泌體中發(fā)現(xiàn)了S100蛋白，在膠質(zhì)瘤的外泌體中發(fā)現(xiàn)了Cav-1，在結(jié)腸直腸癌的外泌體中出現(xiàn)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（MET）。已知MET、Cav-1和S100在腫瘤生長、血管生成和轉(zhuǎn)移中具有關(guān)鍵作用。外泌體還可作為治療工具。將間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）分離的外泌體直接注射到肝臟中，發(fā)現(xiàn)外泌體的內(nèi)容物通過抑制體內(nèi)的膠原和轉(zhuǎn)化生長因子β1（TGF-β1）表達(dá)來減輕肝纖維化，促進(jìn)肝再生[17]。這充分說明外泌體可用于藥物傳遞，也為MSC治療肝再生提供了有效方法。

外泌體作為治療工具的優(yōu)點(diǎn)在于它們可以合成納米載體和細(xì)胞介導(dǎo)的藥物遞送載體，提高藥物的生物利用度，并且很容易穿過血腦屏障。目前藥物載入外泌體分為外源性載藥方式和內(nèi)源性載藥方式。例如南蛇藤醇（celastrol，CEL）外泌體制劑是典型的外源性給藥，其在體內(nèi)和體外都表現(xiàn)出對(duì)肺癌細(xì)胞有效的抑制增殖的效應(yīng)。Luisa等發(fā)現(xiàn)，將紫杉醇載入MSC中，分離的外泌體載有紫杉醇，這是典型的內(nèi)源性給藥[18]。這充分證明，外泌體已經(jīng)作為CEL的傳送載體，并且這種方法已被證明是高效、安全的。在以后的高效負(fù)載藥物研究中，外泌體勢必將會(huì)作為藥物遞釋系統(tǒng)，具有廣泛的應(yīng)用前景。

2 窖蛋白-1與腫瘤

2.1 窖蛋白-1對(duì)腫瘤的抑制作用

許多研究已經(jīng)表明，Cav-1作為抑癌因子參與多種腫瘤細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移和凋亡[19]。本實(shí)驗(yàn)室曾報(bào)道過Cav-1在低轉(zhuǎn)移和非轉(zhuǎn)移原發(fā)腫瘤中高表達(dá)，但在高轉(zhuǎn)移腫瘤細(xì)胞中低表達(dá)[20]。Sagara等[21]研究發(fā)現(xiàn)，Cav-1的表達(dá)水平與腫瘤大小呈負(fù)相關(guān)。我們?cè)胹iRNA技術(shù)敲低MCF10AST1細(xì)胞內(nèi)的Cav-1基因，建立了Cav-1低表達(dá)乳腺細(xì)胞模型MCF10ACE；敲低Cav-1后激活了增殖信號(hào)通路MAPK，促進(jìn)了細(xì)胞增殖，提示Cav-1基因敲低可以顯著性地促進(jìn)人乳腺上皮細(xì)胞的轉(zhuǎn)化[22]。相反，Cav-1表達(dá)下調(diào)可逆轉(zhuǎn)這些腫瘤細(xì)胞的惡性表型[23]。這些都表明Cav-1可以做為腫瘤抑制因子，抑制腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)化[24]。

2.2 窖蛋白-1對(duì)腫瘤的促進(jìn)作用

Cav-1主要通過磷酸化/去磷酸化途徑與多種信號(hào)分子相互作用，并在腫瘤細(xì)胞增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移和凋亡中起調(diào)控作用。目前很多研究表明，Cav-1在結(jié)腸腺癌、原位和浸潤性乳腺癌、前列腺癌、食管癌、膀胱癌中表達(dá)升高。這提示Cav-1對(duì)細(xì)胞惡變可能具有促進(jìn)作用。且眾多數(shù)據(jù)表明，Cav-1表達(dá)升高，可促進(jìn)食管鱗狀上皮癌、前列腺癌、乳腺癌、肺腺癌等癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移，同時(shí)也與腫瘤細(xì)胞多種耐藥性相關(guān)。已有研究證實(shí)，Cav-1在腫瘤細(xì)胞中過表達(dá)并通過與表皮生長因子受體（EGFR）、TGF-β、Src和Fyn激酶相互作用以促進(jìn)細(xì)胞的生長和分化[25]。Cav-1過表達(dá)與腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移和預(yù)后差有關(guān)，可能與腫瘤惡性轉(zhuǎn)化過程中的關(guān)鍵分子TGF-β的活性相關(guān)。在腫瘤進(jìn)展晚期，腫瘤實(shí)質(zhì)和間質(zhì)細(xì)胞可分泌大量TGF-β，Cav-1可能協(xié)同TGF-β促進(jìn)血管形成并破壞機(jī)體的免疫監(jiān)視系統(tǒng)，使腫瘤發(fā)生轉(zhuǎn)移[26]。

2.3 窖蛋白-1在腫瘤診斷和治療中的作用

Tamaskar等嘗試?yán)媒M織芯片技術(shù)對(duì)正常人體腎臟和各種腎腫瘤中Cav-1的表達(dá)進(jìn)行研究，結(jié)果顯示，Cav-1可被作為一種腎腫瘤的診斷標(biāo)記物來看待[27]。對(duì)于以Cav-1作為抑癌蛋白行使功能的腫瘤來說，由于Cav-1的主要功能區(qū)在腳手架區(qū)（caveolin scaffolding domain，CSD），因此，發(fā)展一種全新的模擬Cav-1 CSD活性的治療方法成為可能。另外，Cav-1還可作為一種腫瘤血管成熟的標(biāo)志來檢測抗腫瘤藥物的治療效果[28]。臨床研究發(fā)現(xiàn)，前列腺癌、骨肉瘤、食管鱗癌等患者組織中的Cav-1水平和預(yù)后呈正相關(guān)，因此Cav-1可作為一種全新的腫瘤預(yù)后標(biāo)志[29-30]。

3 腫瘤細(xì)胞外泌體與窖蛋白-1

近年來已有人開始關(guān)注外泌體與Cav-1之間的關(guān)系。已有研究表明，外泌體含有脂筏，并且含有Cav-1[31]。比如，EB病毒感染細(xì)胞的外泌體通過胞膜窖依賴性內(nèi)吞作用被內(nèi)化并促進(jìn)靶細(xì)胞中的表型調(diào)節(jié)[32]。早在2009年，Mariantonia等研究了從嫁接有黑色素瘤的SCID小鼠血漿獲得的外泌體，并且外泌體上檢測到Cav-1的表達(dá)。他們發(fā)現(xiàn)黑色素瘤患者的血漿中存在腫瘤標(biāo)記物（Cav-1）的外泌體顯著增加，經(jīng)過化療移植后的患者，血漿中外泌體的含量顯著降低，推測外泌體可攜帶黑色素瘤的促癌因子Cav-1，促進(jìn)黑色素瘤在癌癥病人體內(nèi)的轉(zhuǎn)移[5]。另有研究證實(shí)，前列腺癌[33]、膠質(zhì)母細(xì)胞瘤[5]等細(xì)胞的外泌體中也含有Cav-1。Svensson等研究了膠質(zhì)母細(xì)胞瘤外泌體內(nèi)化的分子機(jī)制，發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤分泌的外泌體通過誘導(dǎo)細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1/2（ERK1/2）和熱激蛋白27（HSP27）磷酸化而實(shí)現(xiàn)其內(nèi)化，而外泌體Cav-1則通過抑制ERK1/2的激活負(fù)調(diào)控外泌體的內(nèi)化[5]。可見，腫瘤外泌體中的Cav-1作為重要的功能蛋白，有望為腫瘤轉(zhuǎn)移和治療提供新思路和新途徑。

4 結(jié)語

近年來，外泌體和Cav-1在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中的作用已被深入探討和廣泛報(bào)道，為腫瘤的診斷和治療提供了新途徑。然而，有關(guān)腫瘤外泌體完整的內(nèi)容物仍然不為人所知。Cav-1作為細(xì)胞膜上的門戶蛋白已研究得比較深入，而其作為外泌體膜上的蛋白是否具有相似功能尚不得而知，外泌體膜上的Cav-1如何介導(dǎo)腫瘤的發(fā)生發(fā)展，相關(guān)機(jī)制研究還很欠缺。本實(shí)驗(yàn)室已在脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞和肝癌細(xì)胞的外泌體中檢測到Cav-1的存在（結(jié)果尚未發(fā)表），但其作用的分子機(jī)制尚不清楚。因此，深入研究腫瘤、外泌體與Cav-1之間的關(guān)系及作用機(jī)制，對(duì)于腫瘤診斷和治療有著重要意義和廣闊前景。