Ｅｘｏｓｏｍｅｓ及其在肿瘤治疗中的作用

苗滋伟　李岩溪

【摘要】Exosomes是多种活细胞体内分泌的小囊泡体, 表面含有大量的与其来源和功能密切相关的蛋白质和脂质成分。大量研究表明在体内外，exosomes能诱发和增强机体的免疫反应，表现出一定的抗肿瘤能力。近年来，exosomes的免疫调节作用在肿瘤治疗中的应用受到越来越多的人的关注。本文着重从exosomes的生物起源、生物学特性以及在肿瘤治疗中的营养方面的研究进展进行综述。

【关键词】exosomes；肿瘤治疗

Exosomes一词最早在1981年由Trams等在研究正常细胞和肿瘤细胞脱落小体的5核苷酸外切酶的活性时发现并描述的[1]。几年后，Johnstone等在研究网织红细胞的发育时，发现在网织红细胞成熟的过程中会分泌出一种囊泡状物质，同时分离纯化了该物质，并命名为Exosomes[2]。近些年来exosomes在肿瘤治疗方面的作用越来越引起人们的关注，展开了许多基础与临床研究，成为肿瘤免疫治疗的新热点。本文主要就exosomes的生物学起源、生物学特性、生理功能及在肿瘤治疗方面的应用进行阐述。

1 Exosomes的生物学起源

电镜研究显示Exosomes起源于细胞内吞途径中的多泡体(multivesicular body，MVB)。MVB的膜向内出芽，形成一个膜包围的结构，其基部逐渐与MVB的膜分离，脱落后就形成了MVB内小囊泡，MVB膜胞质面成了小囊泡的内面，小囊泡里面包裹的主要是细胞质。MVB一般有两种代谢途径：第一种是与溶酶体融合，导致其把相关蛋白质和脂质靶向到溶酶体中并将其降解；第二种是MVB的泡膜与质膜融合，导致其中的小囊泡排到细胞外环境中，即为Exosomes[3]

2 exosomes的生物学特性

电镜下观察exosomes均是脂双分子的扁平或球形小体，直径约在30-100nm之间。在蔗糖溶液中密度范围为1.13-1.21g/ml。且携带丰富的与其功能和来源细胞相关的膜性分子[4]

Exosomes的组成成份相当复杂，主要是由蛋白质和脂质组成的。通过western blot和FACS分析发现不同类型细胞来源的蛋白质可以分为两类：一类是普通蛋白，在所有的exosomes上都有分布，可能与exosomes的生物发生和生物学作用有关，也许还涉及到一些未知的功能。另一类是特异性蛋白质，涉及到细胞的特定功能。其中研究最多的是APC来源的exosomes。此外exosomes还含有一系列细胞特异的跨膜蛋白质[5]

3 exosomes的生理功能

Exosomes的生理功能取决于它所来源的细胞类型。一般认为exosomes有两大作用：一是消除细胞成熟过程中已经退化的蛋白质。Exosomes的生成过程本身就是一条去除网织红细胞成熟和分化过程中产生的一些脂膜蛋白的途径。在网织红细胞成熟的过程中，由于其细胞表面的转运受体（TfR）可以与exosomes上的HSC70作用，因此在分泌exosomes的过程中，TfR也从细胞表面脱离开；另一个作用是可以介导细胞间的信息交流。Exosomes含有许多蛋白质，它们可以作为不同细胞表面受体的配体，因此可以介导细胞间的相互作用而不需要细胞间的直接连接。通过这些蛋白质的作用，exosomes可以结合到靶细胞的表面，从而可以在不同细胞间传递信号，发挥生物学功能。如DC来源的exosomes可以诱导细胞毒性T细胞介导的反应，从而导致已形成的肿瘤的消退[6]。

4 exosomes在肿瘤治疗中的应用

1996年，Raposo等首次报道了B细胞来源的exosomes诱导了特殊抗原MHC-Ⅱ限制的T细胞应答[7]。1998年，DC来源的exosomes被证实能激发体内外CD8+T细胞依赖的抗肿瘤效应，引起肿瘤的消退[8]。这些报道说明exosomes具有免疫调节作用，能产生有效抗肿瘤效应得生物活性分子，在免疫治疗中有很大的潜力，引起越来越多的关注。

4.1 DC来源的exosomes（DEX）

由于DEX含有丰富的MHC-Ⅰ、Ⅱ和CD86等重要的免疫分子，因此在体内能刺激T细胞的增殖，产生有效的免疫刺激，在体内能引起有效的抗肿瘤免疫应答 [9]。Hsu等研究结果发现，在DC不存在的情况下DEX上的MHC-I直接装载的肽段比DC存在的情况下间接装载的肽段数量要多得多，在弱酸性环境中，这种差别更加显著。此外还发现DEX上的MHC-II也可以直接装载肽段。因此，DEX具有通过MHC-I和MHC-II同时结合抗原肽的特点，这既可以活化对抗肿瘤效应起重要作用的CD8+ 细胞毒性T细胞(CTL)，也可以活化CD4+辅助T细胞，从而增强免疫应答[10]。有研究表明，单独的DEX体外只能诱导同源或异源T细胞增殖，只有当DC同时存在时，免疫效应才能显著增强[11]。

4.2 肿瘤来源的exosomes（TEX）

TEX中存在与细胞靶向型有关的蛋白（CD9）和肿瘤抗原运载系统（HSPs）表明exosomes是一种抗原传递系统，能将肿瘤抗原转移到APCs。有研究表明，TEX转移肿瘤抗原给DC，交叉递呈抗原到MHC-Ⅰ分子上，从而导致CTL的活化，产生有效的保护性和治疗性效应，并且这种抗肿瘤效应能跨越组织和MHC限制[12]。Wolfers等首次报道了肿瘤细胞可以分泌exosomes，而且在形态和密度上与DEX相似。同时TEX含有MHC-Ⅰ，LSMP1，HSP70-80以及肿瘤抗原等分子可以刺激MHC-Ⅰ限制的T细胞的反应和抗肿瘤免疫效应。然而，TEX诱导的抗肿瘤的免疫效应得有效程度没有DEX的强[13]。

虽然TEX有抗肿瘤的免疫效应，研究还发现TEX还可以引起免疫抑制效应。这种TEX诱导的抑制作用可能是由于抑制NK细胞的细胞毒效应和CTL的免疫应答引起的。Liu等用TEX处理小鼠的研究中发现在具有免疫活性的小鼠和对照组中都存在肿瘤的加速生长[14]。另有研究发现卵巢癌来源的TEX抑制T细胞活化的信号分子CD3-ζ和JAK3的表达，从而诱导T细胞凋亡[15]。 因此，TEX在表达肿瘤抗原，作为疫苗的同时，也可能抑制T细胞的信号分子，诱导其凋亡，从而促使肿瘤的免疫逃逸。

4.3恶性渗出液来源的exosomes

研究发现，不仅肿瘤细胞体外培养液中有exosomes，从某些肿瘤的恶性渗出液中也能提取出更多的exosomes。而且恶性渗出液来源的exosomes和DEX、TEX一样能有效至敏DC和原始毒性T淋巴细胞。Andre等对肿瘤患者机体内的恶性渗出液进行了研究，结果表明从这些液体中可以获得大量的exosomes。它们的直径在60-90nm之间。这些微粒含有抗原提呈分子、热休克蛋白、以及肿瘤抗原。恶性渗出液来源的exosomes同样能诱导肿瘤特异性T细胞的反应。但是有关它们的病理生理仍不太清楚。然而Bard等指出恶性渗出液来源的exosomes可能包含了一些非exosomes蛋白，它会降低疫苗的抗肿瘤作用，同时引起具有潜在危险性的自身免疫反应[16]。因此有关恶性渗出液来源的exosomes的安全性等问题还有待进一步研究。

5 结语

通过对exosomes的研究发现，exosomes具有重要的免疫调节和抗肿瘤作用，表明利用exosomes对肿瘤进行免疫治疗是可行的。而且exosomes这种含有抗原提呈功能和许多与免疫有关的分子的亚细胞成分，一旦获得可以长时间保存，而且实际使用中易于操作和调控，这为肿瘤治疗提供了新的工具。但是目前研究仍处于再起阶段，许多问题还有待解决，如某些肿瘤exosomes诱导的耐受作用阻碍了肿瘤的免疫治疗。因此还需要对exosomes多方面、多层次的深入研究，将有助于对各种恶性肿瘤的预防和治疗。

参考文献

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[2]Johnstone Rm,Adam M, Hammond JR, et al. Vesicle formation during reticulocyte maturation: association of plasma membrane activities with released vesicles(exosomes)[J].J Biol Chem, 1987, 262, 9412-9420.

[3]Johnstone RM, Mathew A, Mason AB, et al. Exosome formation during maturation of mammalian and avian reticulocytes: evidence that exosome release is a major route for externalization of obsolete membrane proteins[J].J Cell Physiol. 1991 Apr;147(1):27-36.

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[9]Thery C, Zitvogel L, Amigorena S. Exosomes: composition, biogenesis and function[J].Nat Rev Immunol, 2002, 2(8), 569-579.

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[16] Bard MP, Hegman JP, Hemmes A, et al. Proteomic analysis of exosomes isolated from human m alignant pleural effusion[J]. Am J Respir Cell Mel Boil, 2004, 31, 114-121.