一、外泌体与肿瘤生长

        在前列腺癌、恶性胶质瘤、乳腺癌等肿瘤中，均有证据证明外泌体参与调控肿瘤的生长过程。研究人员曾将乳腺癌患者血清提取的外泌体连同正常的内皮细胞注射到小鼠体内，使其长出肿瘤，而正常对照来源的外泌体则没有这种致癌作用。前列腺癌细胞分泌的外泌体能够凭借其包含的蛋白、mRNA和微小RNA使得正常的脂肪干细胞转化为肿瘤细胞，这些外泌体还能促进附近的肿瘤细胞增殖，抑制细胞的衰老过程。多发性骨髓瘤患者骨髓来源的间充质干细胞所分泌的外泌体富含多种可促癌发生的细胞因子和黏附分子。因此，在肿瘤的微环境中，肿瘤细胞来源的外泌体本身就是一种可以介导正常细胞癌变的媒介，它不仅参与调控肿瘤细胞的生长与增殖，而且可以影响正常细胞的恶性转化。

        癌细胞增殖异常增加，是癌细胞区别于正常细胞的因素之一。细胞周期进程加快、凋亡抑制和糖酵解被认为是癌症生长的主要因素。快速分裂的癌细胞需要高水平的能量来维持其增殖。氧化磷酸化是一个缓慢的过程，不能为肿瘤细胞提供满足其需要的能量。因此，代谢从氧化磷酸化转变为糖酵解被启动，抑制糖酵解被认为是一种有前景的癌症治疗策略。外泌体从照射过的肺癌细胞中分离出来。他们表现出高水平的ALDOA和ALDH3A1，刺激糖酵解增加肺癌增殖。巨噬细胞来源的外泌体具有高水平的miRNA-3679-5p，并通过降低NEDD4L的表达来促进c-Myc的稳定性，导致肺癌生长，并诱导糖酵解。细胞凋亡是肿瘤中受外泌体调控的重要信号通路。抑制细胞凋亡可能为肿瘤的发展和治疗的耐药性铺平道路。肿瘤相关成纤维细胞分泌含有miRNA92a-3p的外泌体，该外泌体作为促肿瘤因子，诱导Wnt/β-catenin轴，导致抑制线粒体凋亡，诱导结直肠癌细胞对5-氟尿嘧啶产生耐药性。ROS可诱导癌细胞凋亡。在胰腺癌中，含有miRNA-155的外泌体会降低参与吉西他滨代谢的酶DCK的表达。随之而来的是超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的增加，导致ROS的减少和随后癌细胞的生长，并介导它们对化疗的耐药性（如图2）。

        由此可见，外泌体可以传输肿瘤细胞特有的生长信息，一方面影响周围或者远方的正常细胞，诱导其发生恶性转化，另一方面通过调控细胞生存和凋亡相关基因的表达、转录和翻译，影响肿瘤细胞自身的生长与增殖。

二、外泌体与肿瘤转移

        对于肿瘤患者而言，肿瘤转移如同噩耗一般，严重影响患者的预后。上皮间质转化(epithelial—mesenchymal transition，EMT)是肿瘤转移的一个重要过程，这种转化能够赋予细胞迁移和入侵的能力。

        外泌体是由肿瘤细胞脱落的小囊泡结构，并提供各种自分泌和旁分泌信号线索，最终导致继发部位形成转移。如图3所示，肿瘤来源的外泌体参与（A）转移的启动，这可能与EMT通路共选，以增强肿瘤细胞的侵袭性和运动性，并清除防止转移的天然屏障;（B） 通过募集 BMDC、肌成纤维细胞活化和诱导 ECM 重塑和血管生成过程来制备转移前生态位;（C）肿瘤细胞从免疫监视中逃脱，这可能通过抑制宿主免疫的先天性和适应性臂来实现，并将反应性肿瘤浸润转化为恶性肿瘤的帮凶。

        如图4所示，肿瘤外泌体（1）通过分泌TGFβ1或其他配体抑制肿瘤细胞凋亡；（2）将胞浆DNA泵出以维持细胞稳态。（3）外泌体排出细胞毒药物，导致肿瘤细胞产生耐药性。（4）肿瘤外泌体将其货物（如EGFRVIII、KRAS、SRC、TGFβ1、EMT drivers、PDL1、GSTP1、lncRNAs或miRNA）转运至其他肿瘤细胞，诱导受体细胞发生EMT、迁移侵袭或产生耐药性，进而促进肿瘤进展和转移。肿瘤外泌体可以（5）通过蛋白酶、MMP2或四跨膜蛋白重编程ECM，或（6）通过TGFβ1诱导成纤维细胞分化为肌成纤维细胞，从而进一步诱导ECM降解；它们还可以 (7) 通过转移可溶性 E-钙粘蛋白 (SE-Cad)、DLL4、四跨膜蛋白或 miRNA 来增强内皮细胞增殖和血管生成，以及 (8) 通过 miRNA 打开内皮细胞中的紧密连接，导致肿瘤进展和转移。(9) 肿瘤外泌体携带特定的整合素、巨噬细胞抑制因子、mRNA 或 miRNA，使其能够在淋巴结、骨骼、肝脏、肺和脑中建立转移前微环境。

        MET蛋白是促进肿瘤细胞增殖、运动和迁移的致癌性受体酪氨酸激酶，常在肿瘤细胞中被异常激活。最新研究证实，黑色素瘤来源的外泌体能够在肿瘤转移中发挥作用。晚期黑色素瘤病人外泌体中的MET蛋白增加，并证明黑色素瘤来源的外泌体通过形成转移前微环境及血管生成的增加促进骨髓来源细胞发生转移。

        此外，外泌体可以通过血液循环进行全身性传播，并且可以对转运的RNA起保护作用，使其能够作用到远端靶细胞。高度转移的癌细胞能够通过分泌外泌体使受体细胞形成转移前微环境，进而增加肿瘤的转移能力。在癌症研究中发现，随着肿瘤向更具有侵袭性的表型转化，外泌体的分泌常常增加。

三、外泌体与免疫逃逸

        人体的细胞每一秒都经历着无数的生理变化，合成新的蛋白，产生新的细胞。这正如一个巨大的装配工厂，难免会有失败的装配产品，此时人体的监管部门——免疫系统则行使着它们的职责，铲平消除“不合格”的细胞和蛋白。其中，肿瘤细胞就是一种“失败”的装配产品。在大部分情况下，免疫系统能够识别这些异常的肿瘤细胞，并通过免疫细胞的杀伤作用在早期将其消灭。然而，偶尔会有部分狡猾的肿瘤细胞躲过层层安检最终发展壮大，这种现象就被称为“免疫逃逸”。

        越来越多的研究发现，外泌体能够通过多种方式协助肿瘤细胞完成免疫逃逸。在卵巢癌患者腹水中的外泌体含有高水平的FasL，后者不仅可以通过抑制CD3和JAK3诱导T细胞凋亡，而且可以激活凋亡通路，介导免疫逃逸。乳腺癌细胞来源的外泌体包含有微小RNA-146a、微小RNA-29a和微小RNA-21，能够抑制淋巴细胞的发育和激活。TW03鼻咽癌细胞来源的外泌体能够抑制Th1和Th17细胞的增殖和分化，抑制免疫反应。此外，TS/A肿瘤细胞来源的外泌体可以下调NKG2D的表达，使穿孔蛋白的分泌增加，抑制自然杀伤细胞的功能。

        癌症的早期诊断一直以来是临床上比较棘手的问题，密切关系到癌症患者的治疗和预后。遗憾的是，多数临床患者出现症状已处于癌症晚期，因此寻求肿瘤早期诊断的标记物具有重要的意义。作为肿瘤细胞的“亲密战友”，肿瘤细胞分泌的外泌体在促进肿瘤发生发展的同时，也暴露了肿瘤细胞。

        外泌体的优势和独特性表明其作为肿瘤生物标志物的巨大潜力。外泌体表面或细胞膜内的蛋白质可作为癌症的生物标志物。与其他类型的外泌体（DNA、mRNA、miRNA、circRNA、lncRNA和代谢物）相比，蛋白质可以提供丰富、稳定、敏感、独特的信息。外泌体蛋白与多种癌症的特异性诊断和预后相关，包括乳腺癌、泌尿系统肿瘤、肺癌、胃癌、肝癌、结直肠癌、卵巢癌、甲状腺癌和胰腺癌。

图5     多种类型人类癌症的外泌体蛋白生物标记物

五、外泌体与肿瘤治疗

        由于外泌体在肿瘤的发生发展中起着重要作用，基于外泌体的治疗也有望成为一种潜在的治疗肿瘤的方法。总之，外泌体作为肿瘤治疗的方法具有以下优点：①相比传统的研究对象，外泌体包含核酸、蛋白等大量重要的生物学信息；②外泌体广泛存在于人体的各个组织、器官及几乎所有的体液中，并且具有很高的稳定性；③在体内和体外水平，外泌体均能够稳定地携带药物；④使用外泌体携带药物能在循环中具有较长的半衰期；⑤外泌体能够直接透过细胞膜向目标细胞传递生物活性物质；⑥外泌体可以具备独特的定向性迁移，并且能够通过血脑屏障，这使其准确、无障碍地到达治疗部位。

        外泌体独特的功能是其能够携带外源性的RNA（如干扰RNA、微小RNA)，通过细胞膜融合将其内含物传送入目标细胞的内部，在转录水平及转录后水平调控肿瘤细胞的生物学行为，这使得外泌体有望在未来成为重要的载体实现精确的基因治疗。同样重要的是，外泌体不易被免疫系统识别，这种特性有助于其躲避机体的排异反应。在一项以外泌体为载体介导患者细胞产生抗肿瘤效应的I期临床试验中，60％的受试者产生了具有抗肿瘤效应的T细胞，并且表现出良好的治疗耐受性。通过电穿孔法将阿霉素添加到未成熟树突状细胞来源的外泌体中，这种外泌体能够通过整合素相关的途径直达乳腺癌细胞、黑色素瘤细胞及肝癌细胞，将阿霉素释放到肿瘤细胞内达到治疗效果。姜黄素对于肿瘤细胞有一定的杀伤作用，但是其稳定性及生物活性极差，通过外泌体包装能够极大地增加其稳定性以便于临床应用。

参考文献：