外泌体在卵巢癌中的研究进展*

刘涛, 熊焱强

三峡大学附属仁和医院 1病理科, 2妇产科(湖北宜昌 443001)

卵巢癌(ovarian cancer)是女性生殖系统最常见的恶性肿瘤之一，其发病隐匿，早期病变不易发现，而晚期病例缺乏有效的治疗手段，故致死率居妇科肿瘤首位，5年总生存率仅约30%[1]。虽然近年来手术及辅助化疗在一定程度上提高了卵巢癌患者的生存率，但是卵巢癌的化疗耐药及复发等问题都给临床诊疗带来巨大的挑战。外泌体(exosomes)属于细胞外囊泡的一种，其含有细胞特异的DNA、RNA 及蛋白质等生物活性物质，广泛分布于各种体液中，在细胞间通讯、机体免疫及能量代谢等多种生理病理过程中发挥重要作用[2-3]。近来研究发现外泌体是肿瘤微环境中的重要组成成分，其在肿瘤的生长和转移、副肿瘤综合征的发生及肿瘤的化疗耐药等过程中发挥着重要作用，被认为是恶性肿瘤生物治疗的新靶点和早期诊断新的生物标志物[4]。本文将就外泌体与卵巢癌发生发展、侵袭转移、化疗耐药、诊断及治疗等方面的最新研究进展作一综述，以期为卵巢癌的诊断和治疗提供一些新的思路。

1 外泌体的生物学特性

外泌体是一种具有脂质双分子层的细胞外囊泡，直径为30～100 nm，最早发现于体外培养的绵羊红细胞上清液中，其内包含有蛋白质、脂质及核酸(主要有RNA、miRNA和DNA片段)等多种生物活性物质。外泌体含有大量的膜转运蛋白、膜融合蛋白及热休克蛋白，使其能够介导细胞间的物质交换和信息交流，从而广泛参与血管再生、细胞迁移、免疫应答及肿瘤的发生、发展，在机体的生理病理过程中发挥着重要作用[5]。包括内皮细胞、间充质细胞、各类免疫细胞及肿瘤细胞在内的多种细胞均可分泌外泌体，且几乎所有的体液中均可检测到外泌体的存在。研究发现，外泌体能够在肿瘤局部及远处的微环境中运载与肿瘤进展相关的物质，影响相应信号通路，从而调节肿瘤的多种病理生理过程：包括局部浸润、血管生成、重组微环境促进肿瘤进展、侵袭转移和化疗耐药等[6-8]。

2 外泌体与卵巢癌的发生与发展

2.1 外泌体对卵巢癌细胞增殖的影响 原癌基因的激活及抑癌基因的沉默是肿瘤发生、发展的主要原因，肿瘤细胞与基质细胞之间通过外泌体进行信息传递及物质交换，可以改变肿瘤微环境，进而影响肿瘤细胞的增殖和凋亡。肿瘤细胞分泌的外泌体可促进特定的癌基因在细胞间转移，并诱导肿瘤血管生成，促进肿瘤细胞的增殖。Rashed等[9]发现卵巢癌外泌体中的miR-940能直接靶向原癌基因酪氨酸蛋白激酶从而抑制卵巢癌细胞增殖、侵袭和转移，同时触发G0/G1细胞周期，使细胞停滞在G0/G1期，诱导细胞凋亡。Reza等[10]研究发现人脂肪间充质干细胞来源的外泌体所携带的miRNA可以抑制卵巢癌细胞增殖并阻滞细胞周期，其机制可能是通过上调 BAX、CASP9及CASP3等促凋亡信号分子和下调抗凋亡蛋白Bcl-2的表达水平来促进卵巢癌细胞凋亡，从而抑制癌细胞生长和增殖。Yi等[11]收集卵巢癌细胞培养基中的外泌体后将其加入人静脉内皮细胞的培养液中，发现卵巢癌外泌体可以促进内皮细胞的增殖和迁移，并可以诱导其形成管型。此外，在体内实验中卵巢癌外泌体也可以促进血管的生成，蛋白质组分析认为是外泌体中的ATF2、MTA1、ROCK1/2等蛋白参与了血管的生成。卵巢癌转移网膜后微环境中的肿瘤相关脂肪细胞和肿瘤相关成纤维细胞来源的外泌体中的miR-21呈高表达，其能够直接与凋亡酶激活因子1(apoptotic protease activating factor-1, APAF1)结合来抑制卵巢癌细胞凋亡，促进肿瘤的发展[12]。Zong等[13]研究发现CircWHSC1在卵巢癌外泌体中表达升高，其可以通过吸附miR-145和miR-1182来上调下游靶基MUC1和hTERT的表达水平，从而促进卵巢癌细胞的增殖、迁移和侵袭，并抑制其凋亡。

2.2 外泌体与卵巢癌的侵袭转移 腹膜转移是卵巢癌重要的生物学行为之一，卵巢癌细胞来源的外泌体可影响其他细胞的功能，以支持肿瘤生存和促进转移。肿瘤微环境中的成纤维细胞、间皮细胞、脂肪细胞和免疫细胞分泌的外泌体同样也会影响癌细胞的侵袭转移[14]。目前认为，肿瘤细胞与肿瘤微环境之间的外泌体几乎参与了腹膜播散的每一步，外泌体相关成分在卵巢癌侵袭转移过程的新近研究情况见表1。

表1 外泌体中生物分子在卵巢癌侵袭转移中的作用

2.3 外泌体与卵巢癌细胞的免疫逃逸 外泌体中的某些成分可以诱导树突状细胞的凋亡、抑制T细胞及NK细胞的功能，从而促进肿瘤细胞的免疫逃逸。Malgorzata等[24]发现卵巢癌患者腹水和血浆中的外泌体内含有精氨酸酶1 (arginase-1，ARG1)，其可以抑制CD4+和CD8+T细胞的增殖。而在小鼠卵巢癌模型中，含有ARG1的外泌体转运到引流淋巴结后被树突状细胞吸收，可以抑制抗原特异性T细胞的增殖，分析发现小鼠卵巢癌细胞中ARG1表达与肿瘤进展呈正相关，而ARG1的抑制剂可以阻断其对T细胞增殖的抑制。Kelleher等[25]研究发现卵巢癌患者腹水外泌体中的磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine，PS)可以直接抑制CD4+和CD8+T细胞的TCR信号通路，从而抑制T细胞的活性，而在加入PS抗体后则可以阻断其对T细胞活性的抑制。研究发现，卵巢癌细胞外泌体高表达的miR-222-3p可通过SOCS3/STAT3途径诱导巨噬细胞从M1型转变为M2型[26]，在低氧环境下卵巢癌细胞外泌体中的miR-940也可以引起巨噬细胞M2型极化[20]，而M2型巨噬细胞具有抑制免疫应答、促进肿瘤生长与转移的功能。

2.4 外泌体与卵巢癌的化疗耐药性 化疗药物耐药是晚期卵巢癌患者治疗失败的主要原因之一，外泌体可能通过多种方式促进卵巢癌患者对化疗药物耐药的发生和发展。在卵巢癌耐药过程中，外泌体的内容物及分泌量亦发生改变，其相关机制有：(1)外泌体可以作为携带化疗药物被肿瘤细胞细胞排出；(2)外泌体携带耐药相关核酸及蛋白等内容物引起肿瘤细胞的耐药；(3)外泌体内的某些成分可以中和抗体类药物促进卵巢癌化疗耐药的发生和发展[27]。近期外泌体与卵巢癌耐药机制的相关研究见表2。

表2 外泌体中生物分子在卵巢癌化疗耐药中的作用

3 外泌体在卵巢癌诊疗中的价值

3.1 外泌体对卵巢癌的诊断价值 目前临床上对于卵巢癌的诊断主要依靠影像学及肿瘤标记物两种，其中影像学主要有超声、MRI、CT及PET等，以上影像学检查均难以发现早期病变；而包括CA125和HE4在内的卵巢癌常用标记物的特异度和敏感度也难以令人满意。由于肿瘤外泌体可以稳定存在于血液、尿液、乳液及胸腹腔积液等多种体液中，且其中存在较多差异性表达的蛋白及miRNA等物质，被认为是肿瘤新的潜在标记物。Sewha等[33]应用qRT-PCR分析了68例卵巢肿瘤患者血清中7种miRNAs的表达情况，发现卵巢癌患者血清中miR-93、miR-145和miR-200c的表达水平明显高于良性组和交界性卵巢肿瘤组(P<0.05)。进一步分析了CA125、miR-145、miR-200c、miR-21和miR-93的受试者操作特征曲线下面积(AUC)分别为0.801、0.910、0.802、0.585和0.755。其中miR-145的敏感度为91.6%高于CA125，而miR-200c的特异度为90.0%高于CA125。因此作者认为血清miR-145有望成为卵巢癌诊断新的生物标志物。Maeda等[34]分析了58例卵巢癌患者血清外泌体中miR-34a的表达情况，发现早期卵巢癌患者血清外泌体中miR-34a水平明显高于晚期患者(P<0.05)，有淋巴结转移的患者明显低于无淋巴结转移的患者，而复发组的也明显低于未复发组。分析发现卵巢癌患者血清外泌体中miR-34a与CA125之间无相关性，认为miR-34a可以作为卵巢癌诊断及预后评估的独立生物标记物。Su等[35]应用qRT-PCR等技术分析了50例卵巢癌患者、50例卵巢良性病变患者及50例健康着血清外泌体中6种miRNAs的表达情况，发现在卵巢癌患者血清外泌体中miR-1307和miR-375均显著上调，明显高于卵巢良性病变组及健康对照组(P<0.001)。分析发现miR-1307和miR-375的AUC分别是0.694及0.788，均低于CA125的0.906和HE4的0.82，但是CA125或HE4联合这两种miRNA后对卵巢癌诊断的准确性可以得到提升，AUC分别为0.977和0.874。且作者结合临床资料分析发现miR-1307与卵巢癌肿瘤分期相关，miR-375则与卵巢癌淋巴结转移相关。Yoshimura等[21]的研究中发现miR-99a-5p对卵巢癌诊断的敏感度和特异度分别为0.85和0.75，AUC为0.88，而手术切除肿瘤病灶后，miR-99a-5p的表达水平显著下降，因此作者认为miR-99a-5p可以作为卵巢癌诊断和术后评估的潜在标志物。

3.2 外泌体在卵巢癌治疗中的意义 外泌体具有直径小、生物屏障穿透性好、低毒性及低免疫原性等优点，又具备与细胞膜相似的磷脂双分子层，因此被认为是良好的药物载体。Liu等[36]利用外泌体加载雷公藤后发现，其对卵巢癌细胞增殖以及肿瘤生长的抑制作用比单用雷公藤更强，并能减轻药物对肝脏及脾脏的毒副作用。同样，Pascucci等[37]在小鼠体内将紫杉醇和间充质干细胞来源的外泌体相结合后紫杉醇抗肿瘤作用得以增强，而阿霉素与树突状细胞来源的外泌体结合抗肿瘤作用也增强。此外，外泌体可以影响肿瘤细胞对化疗药物的敏感度。董郊等[38]从卵巢癌细胞培养上清及血清中分离出外泌体后加入到细胞培养液中，发现细胞系来源的外泌体显著降低顺铂敏感细胞系A2780对顺铂的敏感性，同时削弱顺铂对A2780细胞中Caspase 3/7的激活。Cao等[39]研究发现卵巢癌来源外泌体中富集DNA甲基转移酶1(DNA methyl-transferase 1, DNMT1)，将其加入细胞培养液后可以使卵巢癌对顺铂产生耐药，但是用外泌体抑制剂gw4869几乎可以完全逆转耐药细胞的耐药性，恢复其对药物的敏感性，作者认为外泌体抑制剂联合顺铂化疗可改善治疗效果。

4 展望

外泌体作为一类细胞间信息传递及物质交换的载体，在肿瘤微环境中发挥着重要作用，与卵巢癌发生发展、侵袭转移及耐药密切相关，使得其在卵巢癌的早期诊断和精准治疗中具有广阔的应用前景：(1)外泌体中包括miRNA在内的多种小分子可以作为卵巢癌早期诊断新的生物标记物；(2)对外泌体与卵巢癌侵袭转移机制的深入研究，可为卵巢癌的精准治疗提供了新的靶点；(3)外泌体与卵巢癌耐药性形成的相关机制的阐明，可尽量避免或减弱卵巢癌细胞的耐药性，从而提高晚期患者的存活率。但是，在外泌体应用于临床前仍有许多问题亟需解决：(1)目前对外泌体的生物学结构、性能及作用机制仍有待进一步明确；(2)外泌体的检测分析技术尚未成熟；(3)当前研究大多处于细胞和动物水平，临床样本量较小。期望随着技术的发展和研究的深入，以上问题都能得以逐步解决，从而造福卵巢癌患者。