郭駒 謝裕安

肝癌是全球第六大最常見診斷的癌癥和第三大癌癥死亡原因,其中肝細胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)占所有肝癌病理類型的75%～85%[1],5年生存率僅為18%,僅次于胰腺癌(8%)[2]。無法手術的晚期HCC患者中位生存期僅為6個月。而現(xiàn)有治療方法,如射頻消融、放療和化療等,均不能顯著改善HCC患者的總生存及預后。雖然有些晚期HCC患者可以從索拉非尼、5-氟尿嘧啶、阿霉素和鉑類等藥物中獲益[3,4]。然而,近年來化療、靶向治療和免疫治療的效果并不理想,其中一個主要原因是肝癌細胞易產(chǎn)生多重耐藥性(multidrug resistance,MDR)[4],耐藥后的HCC更易導致疾病復發(fā)和療效不佳。外泌體是由多個囊泡與細胞膜融合形成的直徑為30～150 nm大小的囊泡,可表達CD63、CD81、CD9、TSG101、Alix和其他生物標志物[5]。HCC細胞源性外泌體攜帶多種功能分子主要通過以下三種方式發(fā)揮作用:(1)直接與靶細胞膜融合;(2)外泌體配體與靶細胞受體結合;(3)靶細胞對外泌體的內吞作用[6]。

1 外泌體參與HCC化療耐藥

化療是HCC治療的主要方法之一,其療效取決于癌細胞對化療的敏感性。MDR的出現(xiàn)是HCC化療失敗的主要原因。HCC耐藥機制復雜多樣,包括藥物代謝、藥物靶點的變化、DNA損傷修復、促凋亡因子和抑凋亡因子之間的失衡、生存途徑的激活、對腫瘤微環(huán)境(tumor immune microenvironment,TME)的適應以及表觀遺傳學中表型的轉變等因素,都是肝癌細胞產(chǎn)生耐藥性的重要原因[7]。隨著研究地不斷深入,學者們對腫瘤細胞及耐藥性之間的關系逐漸清晰,腫瘤細胞具有特殊的轉運功能,它們參與耐藥性的多個環(huán)節(jié),導致耐藥性表型在腫瘤細胞和非腫瘤細胞之間轉移[8]。外泌體作為一種重要的細胞間載體,其分泌是一個限速的過程,從而不受受體細胞的內吞作用所影響[9]。而外泌體介導的HCC 細胞化療耐藥主要通過:(1)誘導TME參與化療耐藥[10];(2)促進抗凋亡途徑或改變獲得化療耐藥的信號通路[11];(3)調節(jié)藥物外排泵來影響化療耐藥[12];(4)外泌體介導的免疫逃逸[10]來完成。由此可見,干擾外泌體分泌可能是調節(jié)細胞間載體運輸?shù)囊粋€重要機制。

2 外泌體參與HCC免疫治療耐藥

相比于其他癌癥,HCC對傳統(tǒng)化療的敏感性較低。近年來,隨著免疫療法的不斷應用且越來越普及,許多免疫抑制劑如阿特利珠單抗、納武利尤單抗和帕博麗珠單抗均已被FDA(food and drug administration,FDA)批準用于HCC患者。雖然免疫療法在HCC治療方面展現(xiàn)出療效,但一些免疫檢查點抑制劑對HCC患者的獲益十分有限[13]。研究發(fā)現(xiàn),包括程序性死亡-1/程序性死亡配體-1(programmed cell death protein-1/programmed cell death ligand-1,PD-1/PD-L1)在內的多種免疫檢查點可以顯著影響癌癥的發(fā)生、發(fā)展。目前PD-1/PD-L1抑制劑已廣泛用于臨床,但它們并未展現(xiàn)出預期的治療優(yōu)勢[14],這可能是因為耐藥性類型的不斷變化所造成的。免疫抑制和免疫耐受在HCC的發(fā)生、發(fā)展和轉移的起著關鍵性作用。在慢性肝炎和肝臟纖維化狀態(tài)下,肝臟獨特的免疫微環(huán)境促進了腫瘤的發(fā)生和腫瘤的免疫耐受[15]。

癌癥干細胞(cancer stem cells,CSCs)是癌細胞的一個亞群,其功能與正常干細胞相似,具有自我更新、無限增殖和分化的潛能。此外,CSCs擁有逃避免疫監(jiān)視的功能,這與腫瘤的侵襲、轉移、耐藥和治療后復發(fā)密切相關[29]。CSCs可以通過外泌體激活非腫瘤細胞。Li等[30]研究了來自食管鱗癌的CSCs分泌的外泌體含有人脆性X智力低下蛋白1-反義RNA 1,并將干細胞表型轉移到受體非腫瘤細胞上。通過激活TLR7-NFκB信號和上調受體細胞中的c-Myc水平,將干細胞表型轉移到受體非CSCs細胞。由于EMT和DNA損傷檢查點的激活,CSCs表現(xiàn)出化療耐藥或放射抵抗。Yang等[31]認為,CSCs的外泌體miRNA(如miR-210)的轉移可以改變細胞的表達水平和旁分泌或聯(lián)合分泌的信號,從而阻止化療靶標,如細胞周期停止和癌細胞凋亡。同樣,M2型巨噬細胞衍生的外泌體與miR-27a-3p可以增強HCC干細胞的活性,并促進耐藥性。因此,對腫瘤干細胞及其在TME中的外泌體進行特定的靶向治療,可以提高抗腫瘤的療效。

EMT被認為是上皮細胞失去其上皮表型(如E-cadherin表達)而獲得更多間質表型(如N-cadherin表達)的過程[32]。腫瘤細胞通過EMT獲得移動性和侵襲性,這是癌癥遠處轉移的初級步驟。此外,CSCs的出現(xiàn)部分歸因于EMT[33]。有證據(jù)顯示,腫瘤細胞的EMT導致了腫瘤轉移和耐藥性[34]。一些重要的分子,如轉錄因子(SNAIL、TWIST和ZEB)和miRNA(miRNA-200家族、miR-15和miR-186),參與了EMT和腫瘤耐藥性,被認為至關重要。然而,EMT和耐藥性之間的聯(lián)系尚未完全闡明[35]。Santos等[36]通過MTT試驗和劃痕試驗分析了耐藥表型向乳腺癌敏感細胞的轉移能力。結果顯示,外泌體可以促進EMT并通過傳遞miR-155介導敏感細胞的耐藥性。Hisakane等[37]發(fā)現(xiàn),從耐奧希替尼的HCC827中分離出的外泌體中miR-210-3p上調,他們的研究發(fā)現(xiàn),外泌體miR-210-3p可能促進EMT并誘導HCC827細胞對奧希替尼的耐藥。相反,Kim等[38]發(fā)現(xiàn),外泌體介導的miR-125b轉移通過減少SMAD2蛋白的表達,破壞了TGF-β1誘導的EMT和TGF-β1/SMAD信號通路。此外,外泌體miR-125b的表達在轉移后被下調。Liu等[39]開發(fā)了一種外泌體介導的miR-128-3p轉運到結直腸癌的奧沙利鉑耐藥細胞的模型。一方面,外泌體miR-128-3p通過抑制Bmi-1的表達抑制了EMT。另一方面,外泌體miR-128-3p通過抑制藥物轉運體MRP5的表達減少了奧沙利鉑的外流,從而增加了細胞內奧沙利鉑的累積。因此,外泌體可以作為一種新的策略來提高化療的敏感性。

3 外泌體在HCC耐藥中的潛在臨床應用

3.1 外泌體可用于預測HCC療效 生物標志物可以用于預測腫瘤對特定治療的反應,并代表對抗腫瘤藥物的敏感性或耐藥性[40]。用于預測 HCC 療效的生物標志物已被廣泛研究,Yu等[41]分析了GEO數(shù)據(jù)庫中225個HCC組織和220個非HCC肝組織的轉錄組數(shù)據(jù)。結果揭示了MTR4(一種 RNA 解旋酶)在少數(shù) HCC 組織中過表達,是預測 HCC 患者預后不良的獨立診斷標志物。Myojin 等[42]指出 ST6GAL1 是一種受 FGF19 正向調節(jié)的腫瘤衍生分泌蛋白,是預測侖伐替尼敏感性 HCC患者的腫瘤標志物。基于血液的液體活檢是一種評估療效的好方法,因其具有微創(chuàng)性、可重復性和動態(tài)評估特定分子標志物的能力。

隨著對外泌體生物學及與腫瘤耐藥相關性的研究不斷了解,且隨著疾病不斷變化,外泌體的獨特特征(表面標志物、載體、相對穩(wěn)定的結構和在體液中的普遍性)和外泌體轉運功能使其可以作為潛在的生物標志物[43]。一方面,外泌體保護分子不被降解。與循環(huán)腫瘤DNA或RNA相比,外泌體所含的核酸可能更具有信息量和可重復性。另一方面,外泌體可以通過量化它們攜帶的 DNA、RNA 和蛋白質來獲取信息[44]。 從理論上講,這些研究為預測HCC療效提供了更準確的信息。Kim等[45]認為,外泌體 miR-125b 可能是診斷和評估 HCC 肝外轉移的可靠生物標志物。Zhu 等[46]建立了一個基于兩個外泌體基因的(MYL6B 和 THOC2)預后和復發(fā)風險預測模型,該模型具有顯著的預測性能。這些發(fā)現(xiàn)為通過識別分子標志物改善HCC的早期診斷奠定了基礎。然而,由于腫瘤來源的外泌體和正常細胞來源的外泌體在循環(huán)中混合,使得外泌體作為生物標志物的應用仍然是一個挑戰(zhàn)[47]。

3.2 外泌體可作為改變HCC耐藥新靶點 由于藥物溶度差、半衰期短、給藥效率低,且抗腫瘤藥物的療效有限,導致了耐藥性和明顯的全身毒性[20]。此外,給藥效率低是治療失敗的主要原因。藥物通過靜脈注射進入循環(huán)后,在到達和作用于特定靶標之前會遇到各種障礙[48]。為了提高HCC的化療療效,迫切需要開發(fā)一種具有主動靶向性的給藥系統(tǒng),實現(xiàn)藥物的局部、可控和持續(xù)釋放。外泌體表現(xiàn)出優(yōu)異的組織相容性,程序化的外泌體可特異地靶向腫瘤組織,改善藥物在體內的分布,從而提高療效,保護正常細胞,并將毒性降到最低[49]。由于不同細胞的外泌體具有異質性,目前通過外泌體治療腫瘤的技術還不是那么精準和有效,仍需克服各種障礙[50]。選擇合適的攜帶生物分子或化學藥物的外泌體治療HCC以及如何有效修飾外泌體并將其轉移至受體細胞具有重要意義。大量實驗證明,在載藥外泌體表面組裝腫瘤細胞靶向配體(如多肽、抗體和脂質)可實現(xiàn)腫瘤特異性給藥并降低非特異性毒性[51]。

Lin等[52]應用iRGD修飾(iRGD:一種9氨基酸環(huán)肽)外泌體和 siCPT1A[一種脂肪酸氧化(FAO)的關鍵酶],將 siCPT1A 特異性轉運到結腸癌細胞中以抑制在藥物中起重要作用的FAO 對腫瘤細胞的耐藥。因此,iRGD修飾的外泌體能顯著抑制癌組織中的CPT1A,并通過抑制FAO來逆轉奧沙利鉑耐藥,安全性高。Lima等[53]發(fā)現(xiàn)TME中的細胞因子,特別是CCL2,通過與蛋白多糖表面糖胺多糖側鏈結合來修飾腫瘤外泌體,導致外泌體在特定的細胞亞群和器官中累積。外泌體的積聚導致這些器官的免疫環(huán)境發(fā)生變化。值得注意的是,CCL2修飾的外泌體可直接表達CCL2受體CCR2,表明外泌體結合的細胞因子是外泌體-細胞相互作用的關鍵性決定因素。多種受體和蛋白質,如糖蛋白-3(GPC3)、生長抑素受體(SSTR)和CD44等,在肝癌細胞和正常肝細胞表面均有較高表達。結合靶向這些蛋白質的特異性抗體的外泌體可能有助于開發(fā)一種有效晚期HCC療法[54]。除了外泌體,研究的重點是開發(fā)用于藥物輸送的外泌體類似物[55]。Liu等[56]開發(fā)了一種用于HCC靶向化療的藥物納米載體。在結構上,以同型HepG2細胞膜為外衣,以聚乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)納米顆粒為核心,制造出納米載體HepM-PLGA。由HepM-PLGA納米顆粒攜帶的多柔比星在體外和體內都表現(xiàn)出很高的傳遞效率和顯著的治療效果,它為耐藥HCC提供了一個極具前景的納米靶向給藥系統(tǒng)。

4 總結與展望

癌癥不僅由大量惡性細胞組成,而且其生物學行為是非常復雜的,其中不同類型的細胞,如成纖維細胞、脂肪細胞、免疫細胞和腫瘤血管系統(tǒng)細胞,都參與了腫瘤的穩(wěn)態(tài)[57]。外泌體具有捕捉癌癥動態(tài)復雜性的獨特潛力,并可用于監(jiān)測與HCC耐藥性相關的各種生物成分。目前,我們對外泌體的生理、釋放、轉運、內化和轉運機制的了解有限,而外泌體和受體細胞間的相互作用和修飾機制也需更全面地研究[19]。外泌體可作為一種預測和監(jiān)測HCC療效的生物標志物,以及作為逆轉耐藥的潛在靶點或載體,在未來的腫瘤監(jiān)測、預防和治療中發(fā)揮重要作用。