外泌体在肾癌诊疗中的应用*

吕建志 综述 刘 欢 祝海洲 审校

(济宁医学院临床医学院，济宁 272013)

肾细胞癌(renal cell carcinoma,RCC)，简称肾癌，是泌尿系统常见的恶性肿瘤之一。全球发病率不断上升，每年约有40.3万的新发病例，17.5万的死亡病例，成人约4%的恶性疾病为肾癌[1]，在每年的泌尿系肿瘤的死亡率中居首位[2]。许多肾癌发展到晚期仍没有明显的症状，出现经典的3大症状(血尿、腹部肿块、疼痛)的患者仅20%左右。50%的患者在体检时通过影像学检查偶然发现，在诊断时约16%的肾癌已经发生转移,多数患者只能采用姑息性治疗，其预后差，5年生存率低于10%[3]。因此，积极寻找肾癌敏感的标志物对早期及微小肾癌的诊断具有重要作用，这也一直是肾癌研究的焦点。外泌体在前列腺癌、膀胱癌、胰腺癌和乳腺癌等的发生、发展、诊断、治疗中发挥着重要作用，这为RCC的诊断及治疗提供一种全新的思路和解决方法。

1 外泌体概述

外泌体是由细胞自主产生、分泌的一种具有脂质双层膜结构的杯状囊泡，平均直径为40～100nm，是最小的细胞外囊泡[4]。早期溶酶体微粒内陷形成多泡体(multivesicular body,MVB)，一部分多泡体在 Rab蛋白的介导下与质膜(plasmalemma,PM)融合，然后通过胞吐作用转运至细胞外，被释放出来的小囊泡即为外泌体。目前已知外泌体可来源于多种细胞，包括造血来源和非造血来源。以前认为外泌体是一种无功能的物质，直到2007年发现外泌体可能会像“信使” 一样携带遗传物质进行细胞间信息的交换，并在受体细胞内发挥作用，这表明外泌体可以参与细胞间的信息交流。外泌体膜结构有抵抗外源性蛋白酶和RNA酶的作用，使胞内功能蛋白质、mRNA和miRNA更稳定、单纯。因此，外泌体可以作为疾病诊断的敏感标志物。

2 外泌体与肾癌

2.1 参与肿瘤微环境构建

在转移的过程中原发性肿瘤可以释放一些生物因子到优先转移的区域，参与转移性微环境的形成。外泌体表现出一定的器官及组织细胞嗜性的特征，这种倾向性的表现与外泌体表面的整合素表达有关[5]。转移前生态位建立的诱导过程非常复杂，涉及癌细胞分泌的外泌体与靶器官基质细胞的结合，导致靶细胞的重新编程以及重要信号传导通路的激活[6-7]，最终靶器官建立起肿瘤转移前的微环境，为肿瘤的转移提供前提条件。

2.2 有助于血管生成

癌症干细胞通过分化内皮细胞促进血管生成[8]。来自肿瘤细胞分泌的外泌体的miRNA，如miR-23a，miR-210，miR-135b，miR-494，miR-1246和miR-9，可转移到内皮细胞中促进血管内皮生长因子、成纤维细胞生长因子、血管生成素-1等的表达来加快肿瘤组织血管网的重建[9-10]。另外，高表达碳酸酐酶IX(carbonic anhydrase IX,CA IX)的外泌体与肾癌血管重建有关[11]。血管网的建立不仅对肿瘤组织的正常生长至关重要，也对肿瘤的侵袭提供重要的通道。

2.3 有助于免疫逃逸

肾癌细胞分泌的外泌体既能够诱导T细胞产生免疫反应，也可以通过激活caspase途径引发活化T淋巴细胞凋亡[12]，减弱自然杀伤细胞的细胞毒性，降低IL-2、IFN-γ、IL-6和IL-10的产生，这有助于肾癌的免疫逃逸并促进肾癌的发展。肿瘤来源的外泌体中包含FasL和PDL-1，可分别激活 Fas/FasL 和 PD-l/PDL-1 通路，通过诱导 CD8+ T 细胞的凋亡，抑制人体免疫系统的作用，最终帮助癌细胞实现免疫逃逸[13]。骨髓来源的抑制性细胞(myeloid-derived suppressor cells,MDSCs)在肿瘤微环境中聚集是免疫逃逸的最重要因素之一，有研究发现Hsp70在肾癌外泌体中含量丰富，它可聚集肿瘤生长因子、促炎细胞因子，通过p-STAT3通路诱导MDSCs的表达从而促进肿瘤生长[14]。

2.4 参与癌细胞侵袭转移

外泌体通过自身携带的物质可以改变靶细胞功能，其中肿瘤来源的外泌体作用于尿路上皮细胞后导致上皮-间质转化是肿瘤转移的重要步骤。另外，外泌体释放的miR-25-3p转移至血管内皮细胞导致血管通透性增加，促进肿瘤转移。

3 外泌体在肾癌诊断中的作用

外泌体是细胞主动分泌的一种物质，它内含的各种物质代表分泌部位的一种病理生理状态，因此外泌体的分离检测在肾癌的诊断、治疗和监测预后等方面有很好的应用前景。

3.1 长链非编码RNA(long non-coding RNAs,lncRNA)

LncRNA是长度大于200个核苷酸，并缺乏蛋白质编码能力的RNA。恶性肿瘤细胞可表达出特定的lncRNA标记，说明lncRNA可以作为疾病的特异性标志物，这对于癌症的诊断具有重要意义。外泌体存在的lncRNA尤为丰富，而且外泌体可以保护其中的核酸被酶分解；与miRNA相似，lncRNA在癌细胞生长、增殖、侵袭和转移的过程中也起到重要作用。尿液外泌体lncRNA NR-040448和 NR-033390差异表达最明显，其敏感度和特异度均超过70%，这提示lncRNA可作为潜在的肾癌诊断标记[15]。

3.2 微小RNA(micro RNAs,miRNA)

MiRNA是基因转录后调节蛋白质翻译过程中较小的内源性非编码RNA(18～24个核苷酸)，几乎参与所有已知肿瘤发生、发展的过程。尿液中的miRNA可来自泌尿系统各组织器官，包括肿瘤组织，正常的尿路上皮组织，肾实质等。尿液miR-126-3p联合miR-449a检测可以把健康者与RCC患者区分开来[16]，可以作为高敏感性透明细胞性肾细胞癌(clear cell renal cell carcinoma，ccRCC)患者的标志物。Redova等[17]发现血液中外泌体miR-210、miR-1233、miR-378和miR-451在ccRCC患者中显著升高。另有研究显示，miR-210和miR-1233在肾癌患者术后血液外泌体中的表达显著下降[18]。与健康人相比，miR-183在肾癌患者中的表达增加，miR-183水平与肾癌患者的不良预后呈正相关,在促进肿瘤侵袭和转移中发挥作用[19]。Song等[20]研究发现miR-30c-5p在ccRCC患者和健康对照个体之间，其表达存在显著差异，这表明它对ccRCC具有特异性，可作为早期ccRCC的潜在诊断生物标志物。

3.3 蛋白质

Herreros-Villanueva和Bujanda[21]通过分离正常人和肾癌患者的尿液外泌体分别得到261和186种蛋白质，而这两组蛋白质种类并没有很多的重复部分，其中基质金属蛋白酶9、足糖萼蛋白、阻黑体4和CA IX在肾癌患者的尿液外泌体中表达比正常人增高，肾癌患者尿液外泌体检测到的一组蛋白质，其中有10个可能会成为潜在的肾癌标志物[22]。

4 外泌体在肾癌治疗中的作用

4.1 药物载体

根据外泌体的特点让其作为药物载体发挥治疗的作用，因其脂质双层的膜结构可以保护外泌体中的RNA不被RNA 酶降解，而且它的大小和可变形性更容易穿过生物膜，这样就可以很容易把治疗基因精准的递送到靶细胞。外泌体携带的抗肿瘤物质不仅可阻碍膀胱癌的发展，还对正常尿路上皮无明显损伤，这表明外泌体是治疗泌尿系癌症的理想载体[23]。

4.2 肿瘤疫苗

与传统疫苗相比，来源于肿瘤细胞分泌的外泌体具有不可比拟的作用，其亲和性更高。外泌体可在体内表达免疫抑制分子从而降低其免疫原性。张尧等[24]发现白细胞介素-12锚定的肾癌细胞源性外泌体比正常细胞源性外泌体有更显著的抗肿瘤效应，在体外实验中发现这种新型的疫苗有更强的细胞毒性反应，这为外泌体疫苗治疗肾癌提供强有力的证据。外泌体装载并运送的肿瘤抑制基因，可抑制肿瘤细胞生长，这为外泌体介导靶向治疗提供了必要条件[25]。

4.3 肿瘤耐药

肿瘤耐药是临床治疗肿瘤失败的主要原因之一。未产生耐药的肿瘤细胞会接受其他肿瘤细胞分泌的外泌体中的多重耐药相关蛋白遗传信息，使其获得耐药性。Qu等[26]研究发现肾病耐药细胞通过外泌体把lncARSR传递给其他细胞，使其产生耐药性；lncARSR通过竞争性结合miR-34/miR-449促进AXL/c-MET表达，而AXL/c-MET又以正反馈的形式促进lncARSR的表达，进一步促进肾癌细胞耐药。此外，外泌体miR-210能够介导吉西他滨敏感的肿瘤细胞产生耐药性[27]。上述研究表明，外泌体可以介导肿瘤细胞产生耐药性，这不仅可以为肿瘤患者提供新的治疗靶点，还可以通过外泌体标志物的检测，预测患者对抗肿瘤药物的反应性，可为肾癌个体化治疗提供重要参考。

5 小结与展望

肾癌的早期诊断是提高患者生存率的关键因素之一，外泌体的发现为这一关键因素提供了可能。肾癌患者的血液、尿液、肿瘤组织中均可分离得到外泌体。外泌体分离纯化方式有很多种，目前比较公认的分离方法为超速离心法，但比较费时且需要较多的原料，现在仍然没有一种可靠而且简便的分离方法能够应用于临床。肿瘤源性外泌体中携带着大量的物质，包括蛋白质、核酸、脂质等，它们可以改变靶细胞的生物学行为，促进细胞的生长、发育。由于在尿液和血液中提取外泌体具有取材简便，快捷等优点，肿瘤源性外泌体在肾癌的早期诊断中有着无可比拟的潜力。但是，目前主要研究集中在肾透明细胞癌上，且多数为回顾性研究，若在临床中推广应用，必须有更为广泛地研究与临床试验相结合。

利益冲突：所有作者均申明不存在利益冲突。