外泌體作為細胞間的通訊使者，攜帶蛋白質、核酸等生物活性物質，對腫瘤的診斷和治療顯示出巨大的潛力，成為生物醫學研究的新寵。惡性腫瘤是目前嚴重影響人類健康的重大疾病。在腫瘤發生發展的過程中，腫瘤的生長、轉移、免疫逃逸等關鍵步驟均與外泌體有著莫大的聯系。為了更加早期、精準地診斷腫瘤，更加有效、徹底地治療腫瘤，了解外泌體在腫瘤發生發展中的作用機制和外泌體作為生物標記物的潛在可能性，對進一步完善腫瘤的診斷和治療具有重要的意義。 圖1     腫瘤細胞分泌外泌體對抗T細胞

一、外泌體與腫瘤生長

        在前列腺癌、惡性膠質瘤、乳腺癌等腫瘤中，均有證據證明外泌體參與調控腫瘤的生長過程。研究人員曾將乳腺癌患者血清提取的外泌體連同正常的內皮細胞注射到小鼠體內，使其長出腫瘤，而正常對照來源的外泌體則沒有這種致癌作用。前列腺癌細胞分泌的外泌體能夠憑借其包含的蛋白、mRNA和微小RNA使得正常的脂肪干細胞轉化為腫瘤細胞，這些外泌體還能促進附近的腫瘤細胞增殖，抑制細胞的衰老過程。多發性骨髓瘤患者骨髓來源的間充質干細胞所分泌的外泌體富含多種可促癌發生的細胞因子和黏附分子。因此，在腫瘤的微環境中，腫瘤細胞來源的外泌體本身就是一種可以介導正常細胞癌變的媒介，它不僅參與調控腫瘤細胞的生長與增殖，而且可以影響正常細胞的惡性轉化。

圖2     外泌體調節腫瘤生長

        癌細胞增殖異常增加，是癌細胞區別于正常細胞的因素之一。細胞周期進程加快、凋亡抑制和糖酵解被認為是癌癥生長的主要因素。快速分裂的癌細胞需要高水平的能量來維持其增殖。氧化磷酸化是一個緩慢的過程，不能為腫瘤細胞提供滿足其需要的能量。因此，代謝從氧化磷酸化轉變為糖酵解被啟動，抑制糖酵解被認為是一種有前景的癌癥治療策略。外泌體從照射過的肺癌細胞中分離出來。他們表現出高水平的ALDOA和ALDH3A1，刺激糖酵解增加肺癌增殖。巨噬細胞來源的外泌體具有高水平的miRNA-3679-5p，并通過降低NEDD4L的表達來促進c-Myc的穩定性，導致肺癌生長，并誘導糖酵解。細胞凋亡是腫瘤中受外泌體調控的重要信號通路。抑制細胞凋亡可能為腫瘤的發展和治療的耐藥性鋪平道路。腫瘤相關成纖維細胞分泌含有miRNA92a-3p的外泌體，該外泌體作為促腫瘤因子，誘導Wnt/β-catenin軸，導致抑制線粒體凋亡，誘導結直腸癌細胞對5-氟尿嘧啶產生耐藥性。ROS可誘導癌細胞凋亡。在胰腺癌中，含有miRNA-155的外泌體會降低參與吉西他濱代謝的酶DCK的表達。隨之而來的是超氧化物歧化酶和過氧化氫酶的增加，導致ROS的減少和隨后癌細胞的生長，并介導它們對化療的耐藥性（如圖2）。

        由此可見，外泌體可以傳輸腫瘤細胞特有的生長信息，一方面影響周圍或者遠方的正常細胞，誘導其發生惡性轉化，另一方面通過調控細胞生存和凋亡相關基因的表達、轉錄和翻譯，影響腫瘤細胞自身的生長與增殖。

二、外泌體與腫瘤轉移

        對于腫瘤患者而言，腫瘤轉移如同噩耗一般，嚴重影響患者的預后。上皮間質轉化(ePIthelial—mesenchymal transition，EMT)是腫瘤轉移的一個重要過程，這種轉化能夠賦予細胞遷移和入侵的能力。

        外泌體是由腫瘤細胞脫落的小囊泡結構，并提供各種自分泌和旁分泌信號線索，最終導致繼發部位形成轉移。如圖3所示，腫瘤來源的外泌體參與（A）轉移的啟動，這可能與EMT通路共選，以增強腫瘤細胞的侵襲性和運動性，并清除防止轉移的天然屏障;（B） 通過募集 BMDC、肌成纖維細胞活化和誘導 ECM 重塑和血管生成過程來制備轉移前生態位;（C）腫瘤細胞從免疫監視中逃脫，這可能通過抑制宿主免疫的先天性和適應性臂來實現，并將反應性腫瘤浸潤轉化為惡性腫瘤的幫兇。

圖3     外泌體介導的轉移

        如圖4所示，腫瘤外泌體（1）通過分泌TGFβ1或其他配體抑制腫瘤細胞凋亡；（2）將胞漿DNA泵出以維持細胞穩態。（3）外泌體排出細胞毒藥物，導致腫瘤細胞產生耐藥性。（4）腫瘤外泌體將其貨物（如EGFRVIII、KRAS、SRC、TGFβ1、EMT drivers、PDL1、GSTP1、lncRNAs或miRNA）轉運至其他腫瘤細胞，誘導受體細胞發生EMT、遷移侵襲或產生耐藥性，進而促進腫瘤進展和轉移。腫瘤外泌體可以（5）通過蛋白酶、MMP2或四跨膜蛋白重編程ECM，或（6）通過TGFβ1誘導成纖維細胞分化為肌成纖維細胞，從而進一步誘導ECM降解；它們還可以 (7) 通過轉移可溶性 E-鈣粘蛋白 (SE-Cad)、DLL4、四跨膜蛋白或 miRNA 來增強內皮細胞增殖和血管生成，以及 (8) 通過 miRNA 打開內皮細胞中的緊密連接，導致腫瘤進展和轉移。(9) 腫瘤外泌體攜帶特定的整合素、巨噬細胞抑制因子、mRNA 或 miRNA，使其能夠在淋巴結、骨骼、肝臟、肺和腦中建立轉移前微環境。

圖4     癌細胞來源的外泌體在腫瘤進展和轉移中的作用

        MET蛋白是促進腫瘤細胞增殖、運動和遷移的致癌性受體酪氨酸激酶，常在腫瘤細胞中被異常激活。最新研究證實，黑色素瘤來源的外泌體能夠在腫瘤轉移中發揮作用。晚期黑色素瘤病人外泌體中的MET蛋白增加，并證明黑色素瘤來源的外泌體通過形成轉移前微環境及血管生成的增加促進骨髓來源細胞發生轉移。

        此外，外泌體可以通過血液循環進行全身性傳播，并且可以對轉運的RNA起保護作用，使其能夠作用到遠端靶細胞。高度轉移的癌細胞能夠通過分泌外泌體使受體細胞形成轉移前微環境，進而增加腫瘤的轉移能力。在癌癥研究中發現，隨著腫瘤向更具有侵襲性的表型轉化，外泌體的分泌常常增加。

三、外泌體與免疫逃逸

        人體的細胞每一秒都經歷著無數的生理變化，合成新的蛋白，產生新的細胞。這正如一個巨大的裝配工廠，難免會有失敗的裝配產品，此時人體的監管部門——免疫系統則行使著它們的職責，鏟平消除“不合格”的細胞和蛋白。其中，腫瘤細胞就是一種“失敗”的裝配產品。在大部分情況下，免疫系統能夠識別這些異常的腫瘤細胞，并通過免疫細胞的殺傷作用在早期將其消滅。然而，偶爾會有部分狡猾的腫瘤細胞躲過層層安檢最終發展壯大，這種現象就被稱為“免疫逃逸”。

        越來越多的研究發現，外泌體能夠通過多種方式協助腫瘤細胞完成免疫逃逸。在卵巢癌患者腹水中的外泌體含有高水平的FasL，后者不僅可以通過抑制CD3和JAK3誘導T細胞凋亡，而且可以激活凋亡通路，介導免疫逃逸。乳腺癌細胞來源的外泌體包含有微小RNA-146a、微小RNA-29a和微小RNA-21，能夠抑制淋巴細胞的發育和激活。TW03鼻咽癌細胞來源的外泌體能夠抑制Th1和Th17細胞的增殖和分化，抑制免疫反應。此外，TS/A腫瘤細胞來源的外泌體可以下調NKG2D的表達，使穿孔蛋白的分泌增加，抑制自然殺傷細胞的功能。

四、外泌體與腫瘤診斷

        癌癥的早期診斷一直以來是臨床上比較棘手的問題，密切關系到癌癥患者的治療和預后。遺憾的是，多數臨床患者出現癥狀已處于癌癥晚期，因此尋求腫瘤早期診斷的標記物具有重要的意義。作為腫瘤細胞的“親密戰友”，腫瘤細胞分泌的外泌體在促進腫瘤發生發展的同時，也暴露了腫瘤細胞。

        外泌體的優勢和獨特性表明其作為腫瘤生物標志物的巨大潛力。外泌體表面或細胞膜內的蛋白質可作為癌癥的生物標志物。與其他類型的外泌體（DNA、mRNA、miRNA、circRNA、lncRNA和代謝物）相比，蛋白質可以提供豐富、穩定、敏感、獨特的信息。外泌體蛋白與多種癌癥的特異性診斷和預后相關，包括乳腺癌、泌尿系統腫瘤、肺癌、胃癌、肝癌、結直腸癌、卵巢癌、甲狀腺癌和胰腺癌。

圖5     多種類型人類癌癥的外泌體蛋白生物標記物

五、外泌體與腫瘤治療

        由于外泌體在腫瘤的發生發展中起著重要作用，基于外泌體的治療也有望成為一種潛在的治療腫瘤的方法。總之，外泌體作為腫瘤治療的方法具有以下優點：①相比傳統的研究對象，外泌體包含核酸、蛋白等大量重要的生物學信息；②外泌體廣泛存在于人體的各個組織、器官及幾乎所有的體液中，并且具有很高的穩定性；③在體內和體外水平，外泌體均能夠穩定地攜帶藥物；④使用外泌體攜帶藥物能在循環中具有較長的半衰期；⑤外泌體能夠直接透過細胞膜向目標細胞傳遞生物活性物質；⑥外泌體可以具備獨特的定向性遷移，并且能夠通過血腦屏障，這使其準確、無障礙地到達治療部位。

        外泌體獨特的功能是其能夠攜帶外源性的RNA（如干擾RNA、微小RNA)，通過細胞膜融合將其內含物傳送入目標細胞的內部，在轉錄水平及轉錄后水平調控腫瘤細胞的生物學行為，這使得外泌體有望在未來成為重要的載體實現精確的基因治療。同樣重要的是，外泌體不易被免疫系統識別，這種特性有助于其躲避機體的排異反應。在一項以外泌體為載體介導患者細胞產生抗腫瘤效應的I期臨床試驗中，60％的受試者產生了具有抗腫瘤效應的T細胞，并且表現出良好的治療耐受性。通過電穿孔法將阿霉素添加到未成熟樹突狀細胞來源的外泌體中，這種外泌體能夠通過整合素相關的途徑直達乳腺癌細胞、黑色素瘤細胞及肝癌細胞，將阿霉素釋放到腫瘤細胞內達到治療效果。姜黃素對于腫瘤細胞有一定的殺傷作用，但是其穩定性及生物活性極差，通過外泌體包裝能夠極大地增加其穩定性以便于臨床應用。

六、展望
        自外泌體的生物學作用被發現至今，這個小小的囊泡在人類健康與疾病中的作用被日益挖掘。外泌體在各種生理和病理生理過程中的調控作用為各種疾病的診斷與治療提供了眾多新的研究靶點。作為潛在的生物標記物，這種能夠時刻反映機體狀況的“細作”是早期診斷隱匿性疾病的絕佳候選，尤其是腫瘤這類早期缺乏癥狀而晚期極其棘手的疾病。無論是診斷疾病、治療疾病、評估治療反應性還是判斷預后，都需要明確外泌體在疾病發病機制中所發揮的作用。同樣重要的是，如果要將這類生物標記物應用于臨床，還需要進一步優化基于外泌體的檢測手段。
        當下外泌體在腫瘤治療領域展現出的潛力主要包括三個大的方向。首先是外泌體在腫瘤診斷預防方面的潛力，可從腫瘤微環境中提取的外泌體可作為生物標志物用于對疾病和損傷的診斷。其次是外泌體的治療潛力，外泌體由多種細胞產生，通過多種方式與目標細胞作用，產生癌癥治療效果。最后是外泌體的藥物遞送潛力，外泌體可用于遞送RNA 、蛋白質、小分子等多種藥物。

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