外泌体在肺腺癌早期诊断和治疗中的应用进展

张永凯，李豪源，史文松

(1.新乡医学院三全学院 临床医学院，河南 新乡 453003；2.郑州大学第一附属医院 胸外科，河南 郑州 450052；3.河南中医药大学第五临床医学院/河南中医药大学人民医院/郑州人民医院 胸外科，河南 郑州 450053)

近年来，由于环境污染加重等因素导致肺癌发病率不断上升，已占据癌症发病率的首位[1]，其从病理类型分为小细胞肺癌和非小细胞肺癌(non small cell lung cancer，NSCLC)，而肺腺癌为NSCLC的一种，目前是发病率最高的类型[2]。由于肺腺癌多属外周型肺癌，早期无特异临床表现，多数患者在有明显临床症状后才到医院就诊，确诊时大多已经处于肺腺癌中晚期，这也是其生存率较低的原因。只有早期发现、诊断并对早期肺腺癌进行治疗才有希望提高肺腺癌患者的生存率。低剂量计算机断层扫描应用于肺癌早期筛查降低了肺腺癌的病死率，但其具有滞后性的缺点[3]。组织活检虽能够用作肺腺癌的确诊指标，但其不能反映肿瘤整体情况且为有创检查导致患者依从性差和应用有限，因此亟待寻找一种新的检测手段[4]。液体活检是一种无创检查，具有易获取、无创伤、依从性好和能早期反映肿瘤的整体状况等优势。随着研究的深入，发现液体活检在肿瘤早期诊断方面有着较大的潜能，外泌体是液体活检中的一种，因其独特优势而逐渐受到关注[5]。

外泌体通过参与细胞间的信息传递和控制信号通路基因的表达来调控肺腺癌的发生发展、转移，对肺腺癌的发生发展有着重要作用。在肺腺癌的发病早期，机体的外泌体表达水平会发生一定程度的改变且其在综合治疗中也会随着肿瘤负荷有所改变，因此在肺腺癌的早期诊断和疗效评价中具有很重要的应用价值。本文就此做出综述，期望相关学者对此有所认识。

1 外泌体概述

外泌体是由质膜和内体膜出芽而产生的直径在30～100 nm的盘状细胞外囊泡，广泛分布于血液、唾液等体液中，体内多种细胞包括癌细胞在内皆可产生外泌体[6]。外泌体内包含多种多样的信号分子，如核酸、蛋白质、脂类、氨基酸，上述物质可来源于不同的细胞，且具有特异性[7]。外泌体核酸又包括DNA、mRNA、miRNA、lncRNA等分子[8]。已经明确的是，外泌体通过这些信号分子的传递来调控其他细胞，在一些生理及病理活动中发挥着非常重要的作用，如生长发育、免疫功能、肿瘤细胞转移等[9]。

2 外泌体与肿瘤

外泌体可使正常细胞发生恶变并促使肿瘤细胞增殖、免疫逃逸、迁移等环节[10-13]。李丹等[14]在结直肠癌患者血清中发现外泌体circRASGRF2水平升高，接着通过受试者工作特征(receiver operator characteristic，ROC)曲线分析发现外泌体circRASGRF2在结直肠癌诊治和预后评估方面有着巨大的潜在价值。将脑胶质瘤术后患者与脑外伤患者进行比较，发现前者脑脊液中外泌体miR-21水平高于后者，并与患者总生存时间的中位值呈负相关，可以作为脑胶质瘤术后疗效评价和复发的指标[15]。由此可见，外泌体在不同肿瘤的发生发展、治疗、疗效评价中均扮演着重要的角色。

3 外泌体在肺腺癌早期诊断中的作用

近年来，随着人们对肺部体检的重视以及CT用于肺癌筛查，肺结节检出率增高[16]，但肺结节良恶性鉴别是临床难点，肿瘤性肺结节大多是早期肺腺癌，治疗效果远好于中晚期，因此在肺结节中鉴别出早期肺癌是至关重要的，目前临床多根据影像学特征进行鉴别，误诊误治和过度诊治共存。单纯依据影像学鉴别有一定程度误差，与体液检测结合或可使其鉴别能力有进一步提升，从而降低临床误诊率。

体液外泌体中含有多种类型的信号分子，其用于肺腺癌早期诊断时不仅可以从多种信号分子维度进行检测，还是一种非侵入式的诊断方法[17]。Zhu等[18]采用荧光共振能量转移的方法从体液中的获取外泌体，为外泌体用于肿瘤的诊断奠定了基础。另外将外泌体中的信号分子进行联合检测可能成为一种新的方式。

3.1 外泌体核酸

3.1.1外泌体miRNA 如何有效获取体内外泌体中的miRNA是开展外泌体诊断的前提。通过基于小扁豆凝集素磁珠的聚焦捕获策略，可以从血清中分离聚焦的外泌体，并且通过进一步研究，其内的miRNA在进行肺腺癌早期诊断时表现优越[19]。苏晓桉[20]通过对比分析1期肺腺癌患者与健康患者血浆外泌体中miR-17-5p、miR-100-3p、miR-30a-3p的水平发现肺腺癌观察组的miR-17-5p表达相对高，而miR-100-3p表达相对低，且差异有统计学意义，进一步建立ROC曲线结果表明miR-17-5p、miR-100-3p用于诊断早期肺腺癌筛查的曲线下面积(area under the curve，AUC)值分别为0.870、0.777，而将miR-17-5p与miR-100-3p联合进行诊断的AUC值可达0.905，优于单一外泌体诊断，可能作为早期肺腺癌诊断标志物。陶瑞[21]发现，血浆外泌体来源的miR-125b-5p、miR-1-3p、miR-218-5p、miR-99a-5p及miR-9-5p在鉴别孤立性肺结节的良恶性上表现优越，并且当miR-1-3p与miR-99a-5p联合诊断时的灵敏度和特异度均可达到100%，可以辅助影像学检查，进一步提升良恶性鉴别能力。肺腺癌与肺肉芽肿的影像学特征有相似之处，如果能有效地鉴别能大大降低临床误诊率，研究通过对比肺腺癌与肺肉芽肿患者血清外泌体发现，miR-139-5p、miR-30a-3p、miR-378a、miR-502-5p、miR-17、miR-100、miR-151a-5p表达在肺腺癌患者中高于肺肉芽肿患者，但仍需更多的样本进行验证[22]。因此，外泌体miRNA在早期肺腺癌的诊断方面有着独特的优势和巨大的潜在价值。

3.1.2外泌体circRNA circRNA是具有高度稳定性和特异性的RNA，因此在肿瘤预测及治疗靶点拥有较大的潜在价值[23]。Chen等[24]首次通过高通量测序技术发现肺腺癌患者血浆外泌体中circRNA表达存在差异性，且有潜在的circRNA-miRNA-mRNA相互影响。临床常用肿瘤标志物如癌胚抗原(carcino embryonic antigen，CEA)升高可见于肺腺癌，但其用于早期肺腺癌鉴别时敏感度和特异度均较低。Zhou等[25]发现外泌体circRAPGEF5在肺腺癌患者血清中表达较高，并且通过miR-1236-3p/ZEB1轴参与了肺腺癌的增殖和转移，进一步研究表明将外泌体circRAPGEF5与CEA联合进行检测诊断肺腺癌要优于单独CEA检测。Wang等[26]研究发现，circRNA-002178不但可在肺腺癌患者血浆外泌体中检测到，并且在癌组织中的表达远高于癌旁组织，可能作为肺腺癌早期诊断的生物标志物。因此，深入外泌体circRNA的差异表达机制，有利于在早期肺腺癌诊断中应用。

3.1.3外泌体lncRNA lncRNA可调控肺腺癌的发生发展。Shen等[27]利用磁珠来分离血清中上皮细胞黏附分子阳性的外泌体，发现外泌体lncRNA RP11-77G23.5不但在肺癌体内高表达，促进肺癌的发展，而且上皮细胞黏附分子特异性外泌体RP11-77G23.5还能区分肺腺癌和肺鳞癌亚型。目前对于lncRNA的研究还较少，需要更加深入的研究。

3.2 外泌体蛋白质外泌体中含有较为丰富的来自亲代细胞的蛋白质，对外泌体蛋白质的检测是极具价值的一种肺腺癌诊断途径[28]。目前常采用的外泌体蛋白提取方式有2种，一是运用细胞外囊泡阵列中的抗体来捕捉肺癌外泌体，并用生物素偶联的方法测量和观测外泌体蛋白，验证了外泌体蛋白可单独作为肺癌的诊断方法[29]，二是使用超速离心法分离血清外泌体，进而用液相色谱-质谱联用和生物信息学分析，不仅对于鉴定早期、晚期肺腺癌患者和健康对照者血清中表达改变的潜在外泌体蛋白有可观的收效，也开辟了通过外泌体蛋白进行靶向治疗的路径[30]。部分肺结节常一步一步发展为中晚期肺癌，在肺结节中甄别出早期肺癌，进行早期治疗是临床上重要的工作[31]。钟荣斌等[32]发现NSCLC患者与肺良性结节患者血浆外泌体中存在多种差异表达蛋白质分子，对于区分良性肺结节和NSCLC方面可能具有潜在的诊断价值。

综上，外泌体miRNA、circRNA、lncRNA和蛋白质在早期肺腺癌的诊断以及鉴别诊断中有着巨大的潜在价值，有望成为临床中早期肺腺癌的诊断生物标志物。

4 外泌体在肺腺癌治疗中的应用价值

4.1 外泌体是治疗肺腺癌的潜在靶点根据外泌体在肺腺癌中的调控机制，可将其作为治疗的潜在靶点。Zhang等[33]通过将骨髓间充质干细胞来源的外泌体miR-506与肺腺癌细胞共培养，发现外泌体miR-506可以在基于顺铂的热疗情况下作用于ATAD2/PI3K/AKT信号通路来干预肺腺癌细胞的生存状态，进一步的结果显示miR-506通过下调ATAD2抑制PI3K/AKT信号通路，增强肺腺癌细胞对基于顺铂的热疗的敏感性，为肺腺癌的外泌体治疗提供了潜在的治疗靶点。铁死亡是一种依赖于铁离子和脂质过氧化物大量累积的细胞程序性死亡方式。肺腺癌患者血浆外泌体可以增加肺腺癌细胞circRNA 101093的表达，进而上调脂肪酸结合蛋白3的水平，帮助花生四烯酸、牛磺酸形成N-花生四烯酰牛磺酸复合物，当此复合物抵挡花生四烯酸掺入质膜时，外泌体就会通过特异性地降低多不饱和脂肪酸脂质过氧化的水平来减少活性氧的形成而抑制铁死亡，因此阻断外泌体可能有助于未来的肺腺癌治疗[34]。

4.2 外泌体可用作药物载体精准杀伤癌细胞外泌体作为核酸载体的优势在于具有良好的药代动力学和免疫学特性，并且能够穿透合成药物载体难以穿透的生理屏障。细胞纳米化的方法可能使外泌体成为一种通用的核酸载体用在转录操作的应用中[35]。含有mRNA的外泌体增强了对肿瘤生长的抑制作用，并提高了生存率。紫杉醇可通过促进细胞内微管重组及抑制解聚阻滞细胞的有丝分裂来抑制肺腺癌细胞的增殖，采用iRGD对乳源外泌体进行修饰，能使其靶向肺腺癌细胞，然后通过电穿孔将紫杉醇附着于iRGD修饰过的外泌体上形成外泌体电穿孔负载紫杉醇复合物用于肺腺癌，其选择程度高只对肿瘤细胞有明显的杀伤作用，而对正常细胞无明显毒性[36]。

4.3 外泌体是药物耐药问题的潜在靶点靶向治疗是近些年用于肺腺癌敏感突变患者的一种新方法，与反复住院放化疗相比较具有毒副作用较小和简便性等优势，使部分患者得到较佳治疗。但靶向药物普遍存在的耐药性使部分患者无法获得长期缓解。Yuan等[37]通过分析肿瘤相关巨噬细胞上清液中的外泌体发现，其与吉非替尼一样能够抑制肺腺癌细胞，但同时又可通过参与AKT、ERK1/2和STAT3信号通路的再激活来增强肺腺癌对吉非替尼的耐药，因此阻断肺癌患者肿瘤相关巨噬细胞来源的外泌体可以减弱肺腺癌细胞对吉非替尼的耐药。化疗药物同样存在耐药性，Zhang等[38]研究发现外泌体SNHG7在耐多西他赛的肺腺癌细胞中高表达，并通过诱导自噬和巨噬细胞M2型极化来增强肺腺癌细胞对多西他赛的耐药性，因此抑制外泌体SNHG7可能是缓解耐药的有效措施。

综上，外泌体不仅可作为肺腺癌治疗和药物耐药问题方面的潜在靶点，还能被用作药物载体特异性地杀伤肺腺癌细胞。

4.4 外泌体用作肺腺癌综合治疗的疗效评价

4.4.1外科手术的疗效评价 目前针对肺腺癌的治疗多采用的是以手术为主的综合治疗，治疗后疗效评价关乎治疗方案是否需要调整，直接影响患者预后。Xue等[39]发现在健康个体和肺腺癌患者血浆外泌体中一些基因存在差异性表达，将肺腺癌患者治疗前后的外泌体进行对比，发现肺腺癌患者中miR-484显著表达且在术后降低。Wu等[40]通过建立Cox比例风险模型发现，与健康对照组相比，肺腺癌患者血清外泌体miR-1290显著上调，在进行手术切除后显著降低。因此，手术前后外泌体变化是肺腺癌手术疗效评价的潜在指标。

4.4.2免疫治疗的疗效评价 对于PD-L1阳性的肺腺癌患者采用PD-L1抑制剂进行治疗。Chen等[41]发现外泌体miR-16-5p含量和PD-L1表达可能存在负相关，采用PD-L1抑制剂治疗后，当出现PD-L1水平升高也就是血清外泌体miR-16-5p水平降低时，肺腺癌患者的总生存率和无进展生存率会增加。Yang等[42]发现血小板蛋白2(thrombospondin 2，THBS2)是来源于特定的癌症相关成纤维细胞亚群的蛋白，且高侵袭性的肺腺癌细胞可优先通过外泌体分泌THBS2来减少免疫细胞浸润从而促进肺腺癌的发生发展，因此在临床中THBS2高表达常预示着患者对免疫治疗反应差和治疗后生存期短。

4.4.3化疗的疗效评价 化疗是肿瘤治疗常采用的一种治疗方式。铂类是肺腺癌常采用的化疗药物，Yuwen等[43]通过对采用铂类化疗患者体内外泌体的分析发现，对铂类耐药患者循环外泌体miR-425-3p水平较高，认为其可以作为预测铂类药物化疗临床疗效的生物标志物。Peng等[44]发现乳酸脱氢酶C4在肺腺癌组织中的表达量显著高于癌旁组织，通过进一步研究发现肺腺癌患者血清来源外泌体中乳酸脱氢酶C4的表达与药物治疗呈负相关，与肺腺癌复发呈正相关，是判断治疗效果的独立因素。

综上，外泌体作为一种新型、无创的检查手段，为评估肺腺癌综合治疗的效果开辟了新路径，但仍需要大量的研究来证实。

5 小结与展望

综上，外泌体在肺腺癌早期诊断和治疗中均扮演着重要角色，本文对外泌体用于肺结节良恶性鉴别、在肺腺癌治疗潜在靶点及疗效评价中的作用作了简单介绍。但目前外泌体在肺腺癌的研究中仍有些许的不足，如外泌体检测方法不够简便、快捷、有效和低成本，关于肺腺癌的早期诊断、治疗等的样本量太小，仍需更多的试验样本来证明可行性。希望随着对外泌体更加深入的研究，多源外泌体联合检测以及外泌体作为药物载体能够解决目前临床诊断、耐药等问题，使其更早应用于临床，造福广大患者。