外泌体在非小细胞肺癌中的研究现状及进展

【摘要】 外泌体是一种由脂膜包被的、由大多数活细胞分泌的囊泡小体，携带有大量的miRNA和其他的核酸、蛋白等物质。外泌体中的内含物能够用于肺癌的诊断，且与肺癌细胞的生物学功能有关。在肺癌的发生发展过程中，癌细胞来源的外泌体既能够直接影响癌细胞的生物学功能，也能够通过影响巨噬细胞、成纤维细胞、内皮细胞等其他细胞，进而间接促进肿瘤生长。了解外泌体与肺癌细胞的分子机制能够为肺癌的早期诊断与精准治疗提供新的契机，有望使其成为肺癌诊断的有效标志物和治疗的潜在靶点。本文就目前外泌体在肺癌中的相关研究进程展开综述。

【关键词】 外泌体 肺癌 生物标志物

Research Status and Progress of Exosomes in the Non-small Cell Lung Cancer/QIN E. //Medical Innovation of China， 2023， 20（34）： -188

[Abstract] Exosomes are vesicle bodies surrounded by lipid membranes and secreted by most cells， carrying a large number of miRNA and other nucleic acids， proteins and other substances. Many studies have confirmed that exosome inclusions are related to the diagnosis of lung cancer and biological function of lung cancer cells. During the development of lung cancer， exosomes derived from cancer cells could not only directly affect the biological function of cancer cells， but indirectly promote tumor growth by affecting macrophages， fibroblasts， endothelial cells and other cells. Understanding the molecular mechanism of exosomes and lung cancer cells can provide a new opportunity for early diagnosis and precise treatment of lung cancer， which is expected to become an effective marker for diagnosis and a potential target for treatment of lung cancer. This paper reviews the current research progress of exosomes in lung cancer.

[Key words] Exosomes Lung cancer Biomarkers

First-author's address： Shaoxing People's Hospital， Zhejiang Province， Shaoxing 312000， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2023.34.041

肺癌是全球范围内发病率及死亡率最高的恶性肿瘤，尤其是非小细胞肺癌（NSCLC），尽管在基因诊断、靶向治疗及免疫检查点抑制剂治疗等方面取得了较大进展，因其早期诊断率低，复发风险高，对治疗药物的耐药性，肺癌患者预后仍然很差。所以，寻找新的肺癌生物标志物和有效的治疗策略是当下研究的重点内容之一。

外泌体是一种直径在40～100 nm、由多种活性细胞分泌产生的胞外囊泡，携带有大量的miRNA和其他的核酸、跨膜蛋白、脂质等物质，存在于大多数生物体液中，包括血液、尿液、唾液和组织液等^[1]。近来研究发现，外泌体从细胞表面释放后，具有与受体细胞质膜融合的活性，从而将其内含物递送到细胞质中，影响细胞功^能[2-4]。在肿瘤细胞中，这些细胞间的信息交流，促进了癌细胞的增殖、侵袭转移、血管生成、免疫调节等。例如，Tang等^[5]研究揭示了miR-208a可通过外泌体转运，进而靶向p21来影响人肺癌细胞的增殖和辐射敏感性；外泌体可通过促进肺癌微环境形成，增加肿瘤细胞侵袭与转移能力，介导肿瘤免疫抑制，参与放化疗抵抗等促进肺癌的发生与发展。随着对外泌体研究的深入，由于其在体内囊性结构的稳定性，外泌体作为诊断性生物标记物、治疗靶点、抗癌药物载体的作用越来越受到重视^[6]。因此，本文就外泌体在肺癌中的分子调控机制以及目前的研究进展进行综述。

1 外泌体参与肺癌发展的分子机制

1.1 外泌体与免疫細胞

外泌体在肿瘤免疫反应过程中起到重要的作用，其包含的物质能够通过肿瘤微环境，影响巨噬细胞的极化状态、T细胞的抗肿瘤功能等，最终促进肿瘤的恶性进程。Fabbri等^[7]研究发现肺癌细胞分泌的miR-21和miR-29a作为TLRs的旁分泌激动剂，通过结合TLR受体触发TLR介导的转移前炎症反应，最终导致肿瘤生长和转移。含EGFR的肺癌来源的外泌体通过抑制CD8+T细胞的抗肿瘤增殖功能，促进肺癌的生长。这些结果说明，肺癌细胞来源的外泌体能够参与免疫反应，影响肺癌的发生发展。

1.2 外泌体与成纤维细胞

成纤维细胞是多种肿瘤中最丰富的基质细胞群，与肿瘤的发生、发展密切相关，而肿瘤相关成纤维细胞（cancer-associated fibroblasts，CAFs）是正常成纤维细胞受到肿瘤细胞来源外泌体的诱导而转变形成。与正常细胞相比，CAFs的外泌体包含不同的分子，如生长因子和miRNAs，它们对肿瘤微环境中的靶细胞有不同的影响，可以刺激肿瘤生长与转移^[8]。例如，Fan等^[9]发现肺癌细胞来源的外泌体miR-210对CAFs促血管生成作用可能是通过调控CAFs的JAK2/STAT3信号通路和TET2来实现的；Zhao等^[10]研究发现CAFs分泌的外泌体中所含有的氨基酸、脂质等营养物质可以为癌细胞提供营养；You等^[11]证实了CAFs来源的外泌体与肺癌细胞EMT有关，他们的研究发现CAFs能够通过外泌体将SNAI1传递给受体癌细胞，即肺癌细胞，进而诱导癌细胞EMT的分子机制。综上，肺癌来源的外泌体与CAFs表现出互相促进，并且推进了肿瘤恶性进程。

1.3 其他来源外泌体与肺癌细胞

很多研究表明，外泌体源性miRNAs转移到受体细胞后可以调节与细胞增殖代谢相关的基因，从而影响受体细胞的增殖代谢。比如患者血清来源的外泌体、内皮细胞来源外泌体等。Grimolizzi等^[12]发现miR-126在晚期NSCLC患者血清中下调，而健康对照中循环miR-126在外泌体和无外泌體血清组分中均匀分布。同时，发现正常内皮细胞中富含外泌体的miR-126抑制细胞生长，诱导NSCLC细胞恶性肿瘤的消失^[12]。Qi等^[13]阐明了血浆外泌体miR-660-5p在NSCLC中促进肿瘤生长和转移。受LPS刺激的巨噬细胞来源外泌体能够激活TGF-β/Smad2/3信号通路，从而增加A549细胞中EMT相关蛋白vimentin、sma和Col1的表达^[14]。

1.4 肿瘤外泌体与EMT

上皮细胞间充质转化（epithelial mesenchymal transition，EMT）是指上皮细胞通过特定程序转化为具有间质表型细胞的生物学过程，能够导致肿瘤细胞发生迁移、侵袭和转移等行为。肿瘤细胞越具有侵袭性，就越有可能迁移到较远的地方。肿瘤来源的外泌体携带有pro-EMT程序，包括TGF-β、caveolin-1、HIF1α和β-catenin等，可增强受体细胞的侵袭和迁移能力，并有助于基质重塑和转移前生态位形成^[15]。Rahman等^[16]检测了从人肺癌血清中提取的外泌体以及高转移和非转移细胞对受体人支气管上皮细胞（HBECs）的影响，发现高转移性的肺癌外泌体可诱导HBECs表达波形蛋白，进而通过波形蛋白来驱动HBECs发生EMT，使得受体细胞获得迁移、侵袭和增殖能力。另外，He等^[17]研究也阐明了肺腺癌细胞外泌体miR-499a-5p通过mTOR信号通路促进肺腺癌的增殖、迁移和EMT。这些报道表明外泌体在调控肺癌EMT中起着关键作用。

2 外泌体参与肺癌的诊断

外泌体在NSCLC诊断中具有重要的临床意义，一方面，外泌体携带的miRNAs可用于NSCLC的诊断。例如，Nigita等^[18]利用TCGA数据库中87个NSCLC样本与正常配对组织中miRNA的测序数据，以及结合26组血浆外泌体样本，发现在5位编辑热点的miR-411-5p在NSCLC患者的组织和外泌体中显著失调。Kanaoka等^[19]通过miRNA微阵列分析，发现血浆外泌体中的miR-451a在复发的NSCLC患者中显示出极大的上调，而且与淋巴结转移、血管侵入和分期显著相关，能够作为NSCLC复发和预后早期预测的非侵入性生物标志物。Vanni等^[20]研究发现肺癌患者血液外泌体来源的miR-25和miR-223的表达水平高于正常人，而let-7f、miR-20b和miR-30e-3p的表达水平明显降低。另一方面，外泌体所富集的多种蛋白也为NSCLC的诊断提供有有效的参考。Ueda等^[21]根据1 369个外泌体蛋白质谱定量鉴定CD91为外泌体上的肺腺癌特异性抗原，并通过ELISA检测212个样本的CD9-CD91外泌体夹心ELISA进一步验证。上述研究表明了外泌体的相关miRNA和蛋白质检测将为NSCLC患者的早发现、早诊断提供更加可靠的依据。此外，癌症外泌体中含有的脂质和代谢物也可能为癌症的检测和生物学提供依据，将外泌体运用于肿瘤诊断的技术正在快速发展中。

3 外泌体参与肺癌的耐药作用

目前，肺癌治疗后复发及化疗耐药率逐渐升高，与癌细胞来源的外泌体关系密切。顺铂（Cisplatin，DDP）是肺癌治疗中的常用化学药物，然而近年来，越来越多的患者对DDP产生了耐药现象。Qin等^[22]研究发现，与相应的敏感外泌体相比，耐DDP外泌体中miR-100-5p显著下降，而miR-100-5p的下调参与A549细胞DDP耐药，逆转哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）表达。进一步的研究表明，使用吉非替尼处理的人肺癌细胞系PC9产生的外泌体能够降低DDP的抗肿瘤作用^[23]。也有研究表明，细胞外H19可以被包裹在外泌体中，进入诱导敏感细胞对Erlotinib的抗性，其主要是通过H19/miR-615-3p/ATG7轴调控ATG7表达，进而影响耐Erlotinib NSCLC细胞对Erlotinib的耐药^[24]，以及hsa_circ_0002130在抗Osimertinib的NSCLC患者血清外泌体中上调^[25]。另外，Lobb等^[26]证明了由致癌转化的间充质HBECs衍生出的外泌体可以向亲代上皮细胞HBECs转移耐药，并增加受体细胞的ZEB1 mRNA。由此可见，外泌体在肺癌细胞产生耐药性的过程中的起到重要作用。

4 外泌体在肺癌治疗中的作用

外泌体除了能够影响肺癌的恶性进程，也能够在肺癌的治疗中发挥重要作用。一方面，可以通过抑制外泌体的产生或者分泌，来降低外泌体的含量，阻断由外泌体介导的细胞间通讯。另一方面，外泌体可用作抗癌治疗的纳米载体，外泌体膜与细胞膜的组成相近，能够直接与靶细胞膜融合，具有稳定性和细胞靶向性，是药物传送载体的理想颗粒。目前，外泌体作为天然药物载体的应用正在积极探索中。Aqil等^[27]在肺癌细胞系A549和H1299中用组装的南蛇藤素（Celastrol，CEL）-外泌体复合体进行体外实验时发现外泌体复合物抗肿瘤效果较好。除此之外，文献^[28-29]报道外泌体也可以用于研究抗肿瘤疫苗和肺癌治疗的靶点等方面。

5 展望

作为一类可携带丰富生物信息的细胞外囊泡，外泌体有效介导各种类型细胞间的交流通讯。其所包含的核酸、蛋白质等内容物对受体细胞的生物学性状及肿瘤微环境有着重要的调节作用。越来越多的证据表明，肿瘤细胞释放过量的外泌体，可能影响肿瘤的发生、生长、进展、转移和耐药性。目前，外泌体在肺癌诊断与治疗方面的研究与发现，提高了肺癌诊断的精确性，有利于肺癌患者的早发现，并且降低肺癌治疗过程中的耐药率，提高患者的生存率。

在肺癌的发生发展过程中，癌细胞来源的外泌体既能够直接影响癌细胞的生物学功能，也能够通过影响巨噬细胞、成纤维细胞、内皮细胞等其他细胞，进而间接促进肿瘤生长。因此，在探明其影响肺癌恶性进程的分子机制后，有望使其成為肺癌诊断的有效标志物和治疗的潜在靶点。但是，目前关于外泌体在肺癌中的研究仍面临着诸多问题与挑战。比如，肿瘤微环境非常复杂，外泌体发挥分子调控作用机制仍不清晰；外泌体是根据直径划分的一类细胞外囊泡，其分离和纯化方法也需要进一步的优化；未来如何构建能够大量产生细胞株去展开肿瘤的治疗等。因此，从外泌体作为切入点开展对肺癌的诊疗，机遇与挑战并存，只有不断开展深入研究，才能够开发更多与外泌体相关的肺癌诊治思路，或许能够控制疾病发展并从根源上治疗疾病。

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（收稿日期：2023-03-30） （本文編辑：田婧）

*基金项目：浙江省卫生健康科技项目--面上项目（2021KY1152）

①浙江省绍兴市人民医院 浙江 绍兴 312000

通信作者：秦娥