楊碩 楊清玲 陳昌杰

外泌體（exosome）是一種直徑在30～100 nm 的雙層膜性囊泡[1]，可由多種細(xì)胞通過胞吐方式分泌至微環(huán)境中。1983年，Johnstone 等[2]從羊網(wǎng)織紅細(xì)胞上清液中分離出一種小囊泡，最初被認(rèn)為是細(xì)胞分泌的垃圾，后隨著對(duì)外泌體研究的深入，發(fā)現(xiàn)這些囊泡富含很多成分，如細(xì)胞特異性的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、RNA（mRNA、miRNA 及其他非編碼RNA）[3]。外泌體可由多種細(xì)胞如腫瘤細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、成纖維細(xì)胞等分泌，廣泛分布于血液、尿液、腹腔積液、滑膜液、乳汁等各種體液中[4]，通過攜帶和傳遞重要的信號(hào)分子作用于靶細(xì)胞中從而影響目標(biāo)細(xì)胞的生理與病理狀態(tài)。研究證明外泌體參與細(xì)胞間通訊、免疫反應(yīng)、血管形成和腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)[5]。目前在多種類型的細(xì)胞中均發(fā)現(xiàn)了外泌體，而腫瘤細(xì)胞來源的外泌體由于它本身的特性和功能特點(diǎn)逐漸成為腫瘤方向的研究熱點(diǎn)。外泌體可釋放自身攜帶的細(xì)胞因子等促進(jìn)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、增殖與遷移，使腫瘤產(chǎn)生耐藥性，給腫瘤的治療帶來不利影響。本綜述回顧近年來腫瘤微環(huán)境中外泌體的研究成果，旨在闡述腫瘤來源的外泌體在腫瘤微環(huán)境中的產(chǎn)生機(jī)制從而為臨床診斷治療腫瘤提供新的方向。

1 外泌體的產(chǎn)生、組成和主要生物學(xué)功能

外泌體的形成主要經(jīng)出芽、內(nèi)陷、多泡體形成及分泌四個(gè)過程。外泌體產(chǎn)生于細(xì)胞內(nèi)體。源于細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)陷形成早期內(nèi)體，晚期內(nèi)體向內(nèi)出芽形成管腔狀囊泡，轉(zhuǎn)變成含多個(gè)小囊泡的多泡體（multivesicular body，MVB），而后MVBs與胞膜融合后其內(nèi)囊泡再次凹陷，以內(nèi)出芽的方式形成顆粒狀小囊泡，并釋放到細(xì)胞外，即為外泌體。外泌體到達(dá)受體細(xì)胞后通過與配體結(jié)合、吞噬和與質(zhì)膜融合的方式在特定細(xì)胞內(nèi)釋放內(nèi)容物，從而改變細(xì)胞生理狀態(tài)和功能[6]。

外泌體主要由蛋白質(zhì)、核酸和脂質(zhì)構(gòu)成。所有的外泌體有共同的蛋白質(zhì)如CD9、CD63、CD81、CD82 等，這些可作為生物標(biāo)記物，還可能與外泌體的生物來源有關(guān)。不同細(xì)胞來源的外泌體表達(dá)特異性蛋白，如腫瘤易感基因101 蛋白（TSG101）、ALG-2相互作用蛋白X（ALix）、熱休克蛋白HSP70 等與細(xì)胞的特定功能相關(guān)[7]。外泌體還含有大量的核酸，如mRNA、miRNA和lncRNA 等。這些核酸與靶細(xì)胞融合作用于受體細(xì)胞，可調(diào)節(jié)受體細(xì)胞的蛋白表達(dá)和信號(hào)通路[8]。外泌體含有的脂質(zhì)包括膽固醇、甘油二脂和磷脂等[9]。不僅參與形成和維持外泌體的形態(tài)，還可作為信號(hào)分子參與細(xì)胞間的信息通訊過程。這些內(nèi)容物隨著體液運(yùn)輸至目標(biāo)細(xì)胞并被攝取參與血管形成及腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移。

現(xiàn)今外泌體是細(xì)胞間通訊、免疫調(diào)節(jié)、疾病診斷和預(yù)后標(biāo)志物的重要載體。腫瘤來源的外泌體通過TGF-β和IL-10 促進(jìn)Treg 增殖，從而增加它們對(duì)細(xì)胞凋亡的抗性[10]。為外泌體的免疫調(diào)控作用提供了新的探索方向。此外Nilsson-l 等[11]的研究發(fā)現(xiàn)活化的NK 細(xì)胞受體NKG2D 的配體視黃酸轉(zhuǎn)錄本-1/UL16 結(jié)合蛋白（RAET1/ULBP）1-6 在外泌體膜表面捕獲NKG2D，降低NKG2D 的表達(dá)，使其不能激活NK 細(xì)胞、自然殺傷T細(xì)胞，進(jìn)而引起免疫逃逸。因此減少NKG2D 的配體能夠?qū)崿F(xiàn)良好的抗腫瘤免疫治療效果。另外Kordelas 等[12]研究發(fā)現(xiàn)，干細(xì)胞外泌體可降低抗移植物抗宿主?。╰herapyrefractory graft-versus-host disease，GVHD）患者體內(nèi)的IL-1β、TNF-α 及γ-干擾素水平，調(diào)節(jié)機(jī)體免疫，促進(jìn)受損組織修復(fù)。近年來外泌體領(lǐng)域的研究已經(jīng)成為未來應(yīng)用研究的新方向。

2 外泌體在腫瘤微環(huán)境中的作用

2.1 改變腫瘤轉(zhuǎn)移前微環(huán)境

腫瘤微環(huán)境主要是由腫瘤細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、免疫細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)共同構(gòu)成的，是腫瘤細(xì)胞賴以生存的復(fù)雜環(huán)境，微環(huán)境的成分與腫瘤細(xì)胞之間相互作用，從而促進(jìn)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移。不同來源的外泌體可通過改變微環(huán)境影響受體細(xì)胞。Gu 等[13]研究發(fā)現(xiàn)，胃癌細(xì)胞來源的外泌體具有誘導(dǎo)分化的能力，能轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β），后與間充質(zhì)干細(xì)胞表面的受體相互作用，進(jìn)一步激活TGF-β/Smad 通路，使間質(zhì)干細(xì)胞向腫瘤細(xì)胞相關(guān)成纖維細(xì)胞分化，參與腫瘤微環(huán)境的形成，從而有利于腫瘤的生長(zhǎng)與轉(zhuǎn)移。Grange 等[14]發(fā)現(xiàn)CD105+腎細(xì)胞瘤分泌的外泌體可以激活內(nèi)皮細(xì)胞，使其在基底膜基質(zhì)組建毛細(xì)管樣結(jié)構(gòu)，并且誘導(dǎo)化療耐藥性的產(chǎn)生；此外，這個(gè)實(shí)驗(yàn)還表明，通過上調(diào)MMP2、MMP9和VEGFR1，SCID 小鼠分泌的CD105+外泌體有助于腫瘤在肺組織中構(gòu)建轉(zhuǎn)移微環(huán)境。另有研究發(fā)現(xiàn)小鼠黑色素瘤來源的外泌體可提高肺內(nèi)皮細(xì)胞的滲透性，促進(jìn)肺轉(zhuǎn)移；此外，黑色素瘤來源的外泌體能聚集骨轉(zhuǎn)移來源的外泌體，形成轉(zhuǎn)移微環(huán)境[15]。

2.2 外泌體參與血管形成

腫瘤血管形成的過程包括內(nèi)皮細(xì)胞移行、增殖和形成新的基底膜。研究發(fā)現(xiàn)[16]多種活性物質(zhì)可調(diào)節(jié)腫瘤血管生成，這些促進(jìn)新血管生成的血管生成因子主要是細(xì)胞因子類的多肽物質(zhì)如血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（Vadcular Endothelial Cell Growth Factor，VEGF）、脂類及維生素等。腫瘤的血管形成為腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)、侵襲與轉(zhuǎn)移提供了良好的環(huán)境，在腫瘤進(jìn)展中占據(jù)了重要的作用。目前研究發(fā)現(xiàn)[17]外泌體通過不同途徑參與腫瘤血管的形成。如黑色素瘤細(xì)胞分泌含有IL6、VEGF和MMP2 等物質(zhì)的外泌體，可通過激活WNT5A 信號(hào)通路促進(jìn)腫瘤血管的生成。另外，慢性髓源白血病來源的外泌體miR92a，可與內(nèi)皮細(xì)胞上的整合素α5 相互作用，引起血管內(nèi)皮細(xì)胞遷移和原始血管管腔形成，從而促進(jìn)腫瘤血管的生成，為腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移發(fā)揮重要作用[18]。Hsu YL等[19]研究發(fā)現(xiàn)肺癌細(xì)胞分泌的外泌體miR-23a 直接抑制脯氨酰羥化酶1和2（prolyl hydroxylas，PHD1和2）的表達(dá)，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞中缺氧誘導(dǎo)因子1α（HIF-1α）的積累。此外，外泌體miR-23a 還抑制緊密連接蛋白ZO-1，從而增加血管通透性和腫瘤細(xì)胞的跨內(nèi)皮遷移能力。由此可得，腫瘤來源的外泌體介導(dǎo)不同信號(hào)分子參與腫瘤血管的形成和改變血管通透性，從而促進(jìn)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展與轉(zhuǎn)移。

2.3 外泌體在腫瘤轉(zhuǎn)移中的作用

外泌體促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移表現(xiàn)在外泌體可直接促進(jìn)腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移。因外泌體內(nèi)容物蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、RNA 作用于受體細(xì)胞，使得鈣離子減少，削弱了細(xì)胞間的粘附作用，促進(jìn)腫瘤的遷移和侵襲[20]。另外腫瘤細(xì)胞通過外泌體與腫瘤微環(huán)境中的細(xì)胞外基質(zhì)細(xì)胞相互作用，促進(jìn)腫瘤的侵襲。例如腫瘤微環(huán)境中脂肪細(xì)胞來源的間充質(zhì)細(xì)胞可轉(zhuǎn)化為成纖維細(xì)胞的外泌體可與腫瘤細(xì)胞分泌的SMAD 信號(hào)通路促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移[21]。Jan 等[22]研究顯示外泌體促癌作用存在于老鼠腫瘤4T1 細(xì)胞中，其4T1 細(xì)胞外泌體在4T1+CD11 比4T1-CD11 明顯增加，腫瘤分泌的外泌體能改變微環(huán)境的狀態(tài)從而影響腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)和M2 極化導(dǎo)致腫瘤的生長(zhǎng)。Yang[23]等發(fā)現(xiàn)活化的巨噬細(xì)胞通過外泌體傳遞有侵襲能力的miR-223，并進(jìn)一步通過Mef2c-β-catenin 信號(hào)通路促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲，在卵巢癌中發(fā)現(xiàn)，癌旁成纖維細(xì)胞中LINC00092 顯著升高，同時(shí)趨化因子CXCL14 的升高，與卵巢癌的轉(zhuǎn)移與不良預(yù)后有顯著關(guān)系[24]。轉(zhuǎn)移的腫瘤細(xì)胞在出發(fā)前會(huì)先行釋放出外泌體，外泌體會(huì)到達(dá)預(yù)期轉(zhuǎn)移的器官，被相應(yīng)的細(xì)胞所攝取，改變這些靶細(xì)胞的狀態(tài)，營(yíng)造一個(gè)適合轉(zhuǎn)移來的腫瘤生長(zhǎng)的微環(huán)境。在這其中，外泌體表面的整合素種類決定靶器官的特異性，例如整合素α6β4和α6β1與肺轉(zhuǎn)移有關(guān)，而整合素ανβ5與肝轉(zhuǎn)移有關(guān)[25]。

2.4 外泌體影響免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)

腫瘤微環(huán)境中的免疫細(xì)胞在腫瘤的發(fā)生進(jìn)展中發(fā)揮著重要作用，腫瘤來源的外泌體對(duì)免疫系統(tǒng)具有抑制作用，有利于腫瘤細(xì)胞的逃逸，進(jìn)而促使腫瘤細(xì)胞的侵襲與轉(zhuǎn)移。有研究發(fā)現(xiàn)[26]腫瘤來源的外泌體含有miR-21和miR-29a，兩者均與免疫細(xì)胞表面細(xì)胞內(nèi)toll 樣受體（TLR）結(jié)合，從而觸發(fā)促轉(zhuǎn)移炎性反應(yīng)。在NK 細(xì)胞中可下調(diào)NKG2D 的表達(dá)，導(dǎo)致受體脫敏和內(nèi)化，降低NK 細(xì)胞活性。外泌體含有的EGFR 可能誘導(dǎo)致耐受性樹突狀細(xì)胞和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞，最終導(dǎo)致腫瘤抗原特異性CD8+T細(xì)胞受抑制。黑色素瘤和結(jié)直腸癌來源的外泌體促進(jìn)CD14+單核細(xì)胞分化為MDSC，外泌體與單核細(xì)胞相互作用，分化為樹突狀細(xì)胞，并促進(jìn)維持不成熟的單核細(xì)胞狀態(tài)。這些細(xì)胞自發(fā)地分泌免疫抑制性細(xì)胞因子，如TGF-β和前列腺素E2 從而抑制T細(xì)胞的增殖[27]。Wang 等[28]的研究證實(shí)，巨噬細(xì)胞分泌的外泌體包含的mirco155 傳遞給心臟成纖維細(xì)胞，抑制心臟成纖維細(xì)胞增殖并促進(jìn)心臟局部的炎癥發(fā)生。從以上結(jié)果表明，腫瘤來源的外泌體能夠在腫瘤微環(huán)境中發(fā)揮免疫抑制作用，促進(jìn)腫瘤的發(fā)展。

3 外泌體在腫瘤臨床診斷與治療中的作用

3.1 外泌體在臨床診斷中的作用

腫瘤患者由于發(fā)現(xiàn)較晚常常治療效果不是很顯著，因此尋找一種既特異性強(qiáng)又無(wú)毒性的腫瘤標(biāo)志物越來迫切。最近幾年研究發(fā)現(xiàn)外泌體有望成為新的腫瘤標(biāo)志物，因?yàn)橥饷隗w廣泛分布于真核細(xì)胞中，不同類型腫瘤細(xì)胞分泌的外泌體里的內(nèi)容物不同對(duì)于診斷不同腫瘤提供幫助。不同腫瘤細(xì)胞來源的外泌體攜帶特異性的蛋白質(zhì)和核酸分子等物質(zhì)，因此可通過檢測(cè)外泌體內(nèi)特異性的蛋白與核酸來檢測(cè)相應(yīng)疾病的診斷。外泌體在不同類型腫瘤中如肝細(xì)胞癌、卵巢癌、前列腺癌、乳腺癌、胰腺癌的體液中檢測(cè)到，具有易取材，重復(fù)取材的特點(diǎn)，可以在-70℃的條件下長(zhǎng)期保存[29]。此外外泌體的雙層膜結(jié)構(gòu)能有效保護(hù)內(nèi)容物蛋白質(zhì)和核酸被體內(nèi)的酶所降解，有利于作為生物標(biāo)志物被檢測(cè)出。于樂成[30]等研究發(fā)現(xiàn)，外泌體中的miR-92a 在肝細(xì)胞癌中過度表達(dá)，可能作為原發(fā)性肝癌的診斷標(biāo)志物用于臨床檢測(cè)。Brase 等[31]研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-375和miRNA-141 在前列腺患者血液外泌體中的表達(dá)增強(qiáng)，可作為診斷標(biāo)志物用于前列腺癌的早期篩查。另一項(xiàng)研究表明[32]，血漿外泌體中生存素在腫瘤患者中明顯增加，并與患者臨床分期呈負(fù)相關(guān)。生存素survivin 在甲狀腺癌中具有重要的診斷、預(yù)后價(jià)值。這表明通過檢測(cè)外泌體中生存素表達(dá)水平，即可有效診斷甲狀癌、評(píng)估甲狀腺癌患者病情。從以上可得知，不同腫瘤細(xì)胞來源的外泌體攜帶的蛋白質(zhì)跟核酸分子可作為腫瘤標(biāo)志物可提高對(duì)腫瘤診斷的準(zhǔn)確性。

由此可見，對(duì)外泌體的研究會(huì)越來越深入，外泌體在細(xì)胞間通訊、腫瘤生長(zhǎng)、免疫調(diào)節(jié)等作用會(huì)進(jìn)一步地被揭開。因外泌體內(nèi)含多種蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和核酸，廣泛分布于不同體液中，傷害小，因此可成為腫瘤診斷的新的腫瘤標(biāo)志物，提高腫瘤早期診斷的機(jī)率。外泌體也是腫瘤微環(huán)境的重要組成部分，參與了腫瘤發(fā)生發(fā)展侵襲等多種過程，外泌體在微環(huán)境中的具體作用還需進(jìn)一步的探索。隨著精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)時(shí)代的到來，人們會(huì)更加注重研究外泌體與腫瘤之間的密切關(guān)系，以此提高腫瘤診斷率。

3.2 外泌體在臨床治療中的作用

腫瘤細(xì)胞來源的外泌體能改變腫瘤微環(huán)境，促進(jìn)腫瘤的轉(zhuǎn)移。因此，減少腫瘤細(xì)胞外泌體的分泌是治療腫瘤的一個(gè)有效措施。鑒于外泌體安全性高、特異性強(qiáng)、易于取材的特性，越來越成為目前研究的熱點(diǎn)，目前腫瘤的治療方法主要有化療、放療、生物靶向治療和手術(shù)治療。但是這些治療方法受到對(duì)腫瘤耐藥的影響，再加上腫瘤極易復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移，因此給治療腫瘤帶來了挑戰(zhàn)，為此需要開發(fā)一種提高對(duì)腫瘤細(xì)胞耐藥敏感性且無(wú)毒性的新型治療方式。外泌體可作為運(yùn)輸抗腫瘤藥物的載體將內(nèi)容物如蛋白質(zhì)、核酸等釋放到腫瘤細(xì)胞中調(diào)節(jié)受體細(xì)胞的基因及影響腫瘤微環(huán)境的變化，從而達(dá)到抗腫瘤的作用[33]。腫瘤分泌的外泌體可作為運(yùn)輸載體將紫杉醇等化療藥物運(yùn)輸?shù)侥[瘤細(xì)胞內(nèi)以達(dá)到抗腫瘤的作用[34]。另有研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤組織的循環(huán)腫瘤細(xì)胞的人類表皮生長(zhǎng)因子-2（HER-2）陰性的患者在治療中檢測(cè)到循環(huán)腫瘤細(xì)胞的HER-2 可轉(zhuǎn)變?yōu)殛?yáng)性，患者服用貝伐單抗藥物后獲得較好療效[35]。另外Ichim 等[36]研究發(fā)現(xiàn)表明，外泌體切除能夠降低外泌體對(duì)免疫系統(tǒng)的逃逸，從而增加免疫治療的敏感性。因外泌體表面攜帶特異性蛋白、整合素與分子伴侶等，已被應(yīng)用在納米藥物作為抗腫瘤的疫苗作為臨床治療癌癥的方案。

4 展望與總結(jié)

腫瘤細(xì)胞來源的外泌體釋放到細(xì)胞外通過體液循環(huán)與靶細(xì)胞上的受體結(jié)合，轉(zhuǎn)運(yùn)特征性蛋白質(zhì)和核酸，在促進(jìn)腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移的過程中發(fā)揮著重要作用。因此明確外泌體的功能對(duì)于了解其在腫瘤微環(huán)境中的作用起著重要作用，隨著對(duì)外泌體的深入研究，使我們對(duì)腫瘤細(xì)胞間的相互交流與機(jī)制有了深刻理解，為診斷與治療腫瘤提供了新的理論依據(jù)。長(zhǎng)期以來，對(duì)外泌體的研究主要集中在研制特定靶向的抗腫瘤疫苗，該疫苗是增強(qiáng)免疫還是耐受，其內(nèi)在機(jī)制仍需探討。因外泌體廣泛分布于體液中，且有較長(zhǎng)半衰期，可能成為適合的藥物載體。但是目前對(duì)于外泌體作為藥物載體的可行性有待研究?？傊?，隨著對(duì)外泌體認(rèn)識(shí)的加深，以外泌體研究為基礎(chǔ)明確腫瘤檢測(cè)、診斷、治療方法，有望開發(fā)新的抗腫瘤藥物及臨床腫瘤干預(yù)措施。