外泌体在肿瘤侵袭转移中的促进作用研究进展

陈婷婷，于韶荣，曹海霞，冯继锋

(南京医科大学附属肿瘤医院，南京 210009)



外泌体在肿瘤侵袭转移中的促进作用研究进展

陈婷婷，于韶荣，曹海霞，冯继锋

(南京医科大学附属肿瘤医院，南京 210009)

肿瘤细胞分泌的外泌体与肿瘤发生发展密切相关，并通过分泌各种信号分子，增强肿瘤血管生成，抑制免疫反应，参与肿瘤细胞耐药促进肿瘤侵袭转移。

外泌体；肿瘤；侵袭转移

外泌体是直径30～100 nm的双层膜性囊泡[1]，含有细胞特异的蛋白、脂质和核酸，并可作为信号分子参与细胞间的信息传递。最近研究[2～6]表明，外泌体在免疫监视、炎症反应及肿瘤发生发展等许多生理和病理过程中发挥着重要的功能。肿瘤来源或肿瘤相关的外泌体参与调控肿瘤发生发展，对肿瘤外泌体的分析和检测可以辅助肿瘤的早期诊断、疗效评价和预后分析。现就外泌体在肿瘤侵袭转移中的促进作用研究进展综述如下。

1　外泌体的组成

外泌体主要由蛋白质以及核酸等组成。所有外泌体拥有共同的蛋白质或蛋白质家族,如CD9、CD63、CD81、CD82等，这些可以作为它的生物标记物，并可能与外泌体的生物起源有关。不同组织来源的外泌体表达特异性蛋白，与细胞的特定功能相关。肿瘤细胞来源的外泌体(TEXs)含有特异性的肿瘤抗原，如人类鼻咽癌细胞的外泌体含有LMP1，其能抑制T细胞活化，从而影响肿瘤细胞逃避宿主的免疫反应。除了蛋白质，外泌体还含有大量的核酸，如mRNA、microRNA(miRNA)和LncRNA等。这些核酸可以通过与目标细胞膜融合转移到受体细胞，从而调节受体细胞的蛋白表达和信号通路[7]。这些核酸分子还可以作为诊断肿瘤的分子标记物[8，9]。目前对外泌体的生物活性以及其分泌的分子机制知之甚少；外泌体的释放受多种信号分子的精确调控，如神经酰胺、钙信号、p53、酸中毒以及热和细胞压力。目前，传统提取方法利用超速离心或密度梯度离心对外泌体进行富集，然而这些方法耗时耗力，提取效果并不理想。近年来，国外的SBI、BD公司以及国内的广州锐博公司研发出新型外泌体提取试剂盒，为研究者提供了便捷、快速、高纯度的外泌体提取方法[10]。

2　外泌体在肿瘤侵袭转移中的促进作用

肿瘤的侵袭转移是指肿瘤细胞脱离原发生长部位,通过各种途径的转运,在机体内远离原发部位的器官或组织继续增殖生长,形成同样性质肿瘤(转移瘤)的过程，是恶性肿瘤最重要的生物学特点。肿瘤细胞分泌的外泌体通过分泌各种信号分子，增强肿瘤血管生成，抑制免疫反应，参与肿瘤细胞耐药形成的方式促进肿瘤侵袭转移。

2.1分泌各种信号分子肿瘤细胞通过与自身微环境的信息交流促进肿瘤细胞的侵袭转移，而外泌体可以充当这种信息载体。肿瘤产生的外泌体可释放一系列的细胞因子、生长因子、黏附分子和细胞外基质蛋白，介导肿瘤微环境和肿瘤细胞-细胞的交流。大量实验数据表明，这些信号分子通过各种方式作用于受体细胞，从而促进肿瘤的侵袭和转移。研究[11]显示,肝癌细胞产生的外泌体可以通过转移相关的蛋白质和核酸分子，促使正常的肝细胞产生癌细胞活性，从而增强肿瘤细胞的侵袭和转移。由表达突变型KRAS基因的结肠癌细胞提取的外泌体内含有许多促癌蛋白，包括EGFR、KRAS、Src家族激酶以及整合素，这些促癌蛋白可以把表达突变型KRAS基因肿瘤细胞的侵袭能力转移到表达野生型KRAS基因的受体细胞[12]。黑色素瘤细胞来源的外泌体可作为信使先行到达预转移的淋巴结，调理局部微环境并促进肿瘤向该位置的靶向转移[13]。由此可见，肿瘤细胞释放的外泌体可以通过释放蛋白、核酸等信号分子，在肿瘤细胞与周围细胞之间的对话以及肿瘤的侵袭转移中发挥着重要作用。

2.2增强肿瘤血管生成缺氧是实体肿瘤尤其是晚期肿瘤的另一个重要特点，是由肿瘤细胞氧的供应和消耗的不平衡导致的，缺氧的肿瘤组织表现出侵袭性的细胞表型。肿瘤血管生成主要受缺氧诱导因子(HIF)调控。研究[2]表明，肿瘤细胞缺氧时可以分泌更多的外泌体，调节微环境，促进肿瘤血管生成和转移。在多发性骨髓瘤(HR-MM)中，缺氧耐受的HR-MM细胞通过激活HIF-FIH信号通路，产生更多的外泌体，并进一步增强缺氧状态下血管的生成[3]。在白血病模型中，缺氧状态下来源于K592细胞的外泌体能导致肿瘤细胞迁移的增多和血管管腔的形成[4]。肺癌细胞来源的外泌体还可以将miR-210选择性转运到内皮细胞，促进肿瘤血管的生成[5]。因此通过抑制肿瘤组织外泌体的分泌或去除肿瘤细胞来源的外泌体抑制肿瘤血管的生成，也可能成为一种肿瘤治疗的新方法。

2.3抑制免疫反应在肿瘤发展和转移过程中,大多数肿瘤细胞都会受到免疫系统的抑制。因此抑制免疫反应或逃避免疫监视在肿瘤发展中至关重要。肿瘤细胞来源的外泌体通过直接抑制免疫细胞或调节相关细胞因子的表达等途径，促进肿瘤细胞的免疫逃逸，为肿瘤细胞在体内生长创造条件。研究[6]表明，肿瘤细胞产生的外泌体能够抑制T细胞免疫功能。外泌体与初始活化的T细胞共孵育时，能下调CD3、JAK3的表达，并可通过Fas/FasL信号通路介导细胞凋亡。从表达卵清蛋白鼠肿瘤细胞血浆中获取的外泌体可抑制鼠特异的迟发型过敏反应。从患皮下黑色素瘤的小鼠肿瘤细胞中提取的含有MHC Ⅱ的外泌体能特异性地抑制免疫系统对肿瘤抗原的免疫反应[14]。以上实验均证明，肿瘤细胞来源的外泌体与免疫抑制性肿瘤微环境的形成密切相关，这也为外泌体成为一种有潜在应用价值的肿瘤免疫治疗的疫苗提供了理论依据。

2.4参与肿瘤细胞耐药化疗是肿瘤治疗的一个基本方式，然而肿瘤对化学药物耐药的现象却越来越常见。最近研究表明，外泌体也参与了肿瘤的化学耐药，从而进一步促进了肿瘤的侵袭转移。肿瘤细胞对化疗药物的耐药分为先天性耐药和获得性耐药。肿瘤先天性耐药的原因尚未完全阐明，它可能与多种因素有关，如肿瘤细胞的生长比率较低、肿瘤细胞处于G0期药物难以进入细胞或药物进入细胞后难以活化为活性药物以及肿瘤的微环境等。其中，肿瘤微环境的酸度是一种简单而高效的内在药物拮抗机制。化疗药物中许多药物是弱酸性的，在正常情况下药物进入细胞后,很快被肿瘤微环境中和。质子泵抑制剂可用于调节肿瘤微环境的酸性，从而克服体外和体内酸度相关的药物抵抗性[15]。在酸性环境下,外泌体释放和吸收增加，经过质子泵抑制剂预处理后，肿瘤细胞外泌体的释放可受到抑制[16]。这些可能是外泌体介导产生的，并暗示外泌体可能参与了肿瘤内在耐药的形成。肿瘤细胞产生的外泌体参与获得性耐药。外泌体可以介导化疗药物从细胞排除,一定程度上发挥了抗化疗的作用。然而外泌体将化疗药物排出只是介导获得性耐药潜在机制的一部分。研究[17]证明，将顺铂(DDP)加到肺癌细胞(A549)中,细胞的外泌体分泌增强,将这些外泌体加到其他A549细胞中可以增强这些细胞对DDP的耐药性。同时，将DDP加到A549后,与肺癌细胞对DDP耐药性相关的几个mRNA和miRNA的表达显著改变。这一现象意味着外泌体通过调节这些mRNA和miRNA的表达从而参与调控了A549对DDP的耐药性,但具体机制还不明确。在乳腺癌中，研究[18]者观察到同样的现象：对多西他赛耐药的肿瘤组织产生的外泌体可以介导增强多西他赛敏感细胞对多西他赛的耐药性。在肝癌中，肝癌细胞来源的外泌体中的LncRNA ROR的富集可以减少化疗引起的细胞死亡，这是通过TGF-β依赖的化学耐药机制调节的[4]。细胞凋亡抑制因子(IAPs)是调控肿瘤细胞凋亡和化疗药物敏感性的关键分子。人类肿瘤细胞系分泌的外泌体中包含完整的IAPs mRNA转录产物，它们可以介导肿瘤细胞对化疗药物的耐受。神经母细胞瘤肿瘤微环境内的外泌体能够调节miRNA的转移，从而增加了肿瘤细胞对化疗药物的耐药性。而外泌体抑制剂(GW4869)的使用显著恢复神经母细胞瘤细胞对DDP的敏感性,从而提供了使用外泌体抑制剂防止或克服耐药性的可能性。

肿瘤细胞之间以及肿瘤细胞和人体器官之间的交流在肿瘤发展中至关重要。外泌体正在成为在这个交流中的一个主要参与者，消除这些外泌体为肿瘤治疗提供了思路。

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江苏省自然科学基金资助项目(20141016，20141017)。

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.23.037

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1002-266X(2016)23-0106-03

2015-11-25)