一、外泌體與腫瘤生長

在前列腺癌、惡性膠質(zhì)瘤、乳腺癌等腫瘤中，均有證據(jù)證明外泌體參與調(diào)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(nèi)皮細(xì)胞注射到小鼠體內(nèi)，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(xì)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(xì)胞轉(zhuǎn)化為腫瘤細(xì)胞，這些外泌體還能促進(jìn)附近的腫瘤細(xì)胞增殖，抑制細(xì)胞的衰老過程。多發(fā)性骨髓瘤患者骨髓來源的間充質(zhì)干細(xì)胞所分泌的外泌體富含多種可促癌發(fā)生的細(xì)胞因子和黏附分子。因此，在腫瘤的微環(huán)境中，腫瘤細(xì)胞來源的外泌體本身就是一種可以介導(dǎo)正常細(xì)胞癌變的媒介，它不僅參與調(diào)控腫瘤細(xì)胞的生長與增殖，而且可以影響正常細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化。

癌細(xì)胞增殖異常增加，是癌細(xì)胞區(qū)別于正常細(xì)胞的因素之一。細(xì)胞周期進(jìn)程加快、凋亡抑制和糖酵解被認(rèn)為是癌癥生長的主要因素。快速分裂的癌細(xì)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(xì)胞提供滿足其需要的能量。因此，代謝從氧化磷酸化轉(zhuǎn)變?yōu)樘墙徒獗粏樱种铺墙徒獗徽J(rèn)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(xì)胞中分離出來。他們表現(xiàn)出高水平的ALDOA和ALDH3A1，刺激糖酵解增加肺癌增殖。巨噬細(xì)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(dá)來促進(jìn)c-Myc的穩(wěn)定性，導(dǎo)致肺癌生長，并誘導(dǎo)糖酵解。細(xì)胞凋亡是腫瘤中受外泌體調(diào)控的重要信號通路。抑制細(xì)胞凋亡可能為腫瘤的發(fā)展和治療的耐藥性鋪平道路。腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞分泌含有miRNA92a-3p的外泌體，該外泌體作為促腫瘤因子，誘導(dǎo)Wnt/β-catenin軸，導(dǎo)致抑制線粒體凋亡，誘導(dǎo)結(jié)直腸癌細(xì)胞對5-氟尿嘧啶產(chǎn)生耐藥性。ROS可誘導(dǎo)癌細(xì)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(dá)。隨之而來的是超氧化物歧化酶和過氧化氫酶的增加，導(dǎo)致ROS的減少和隨后癌細(xì)胞的生長，并介導(dǎo)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(xì)胞的生長信息，一方面影響周圍或者遠(yuǎn)方的正常細(xì)胞，誘導(dǎo)其發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化，另一方面通過調(diào)控細(xì)胞生存和凋亡相關(guān)基因的表達(dá)、轉(zhuǎn)錄和翻譯，影響腫瘤細(xì)胞自身的生長與增殖。

二、外泌體與腫瘤轉(zhuǎn)移

對于腫瘤患者而言，腫瘤轉(zhuǎn)移如同噩耗一般，嚴(yán)重影響患者的預(yù)后。上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial—mesenchymal transition，EMT)是腫瘤轉(zhuǎn)移的一個重要過程，這種轉(zhuǎn)化能夠賦予細(xì)胞遷移和入侵的能力。

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

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(xì)胞凋亡；（2）將胞漿DNA泵出以維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)。（3）外泌體排出細(xì)胞毒性物，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞產(chǎn)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(zhuǎn)運(yùn)至其他腫瘤細(xì)胞，誘導(dǎo)受體細(xì)胞發(fā)生EMT、遷移侵襲或產(chǎn)生耐藥性，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤進(jìn)展和轉(zhuǎn)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(dǎo)成纖維細(xì)胞分化為肌成纖維細(xì)胞，從而進(jìn)一步誘導(dǎo)ECM降解；它們還可以 (7) 通過轉(zhuǎn)移可溶性 E-鈣粘蛋白 (SE-Cad)、DLL4、四跨膜蛋白或 miRNA 來增強(qiáng)內(nèi)皮細(xì)胞增殖和血管生成，以及 (8) 通過 miRNA 打開內(nèi)皮細(xì)胞中的緊密連接，導(dǎo)致腫瘤進(jìn)展和轉(zhuǎn)移。(9) 腫瘤外泌體攜帶特定的整合素、巨噬細(xì)胞抑制因子、mRNA 或 miRNA，使其能夠在淋巴結(jié)、骨骼、肝臟、肺和腦中建立轉(zhuǎn)移前微環(huán)境。

MET蛋白是促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖、運(yùn)動和遷移的致癌性受體酪氨酸激酶，常在腫瘤細(xì)胞中被異常激活。最新研究證實(shí)，黑色素瘤來源的外泌體能夠在腫瘤轉(zhuǎn)移中發(fā)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(zhuǎn)移前微環(huán)境及血管生成的增加促進(jìn)骨髓來源細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)移。

此外，外泌體可以通過血液循環(huán)進(jìn)行全身性傳播，并且可以對轉(zhuǎn)運(yùn)的RNA起保護(hù)作用，使其能夠作用到遠(yuǎn)端靶細(xì)胞。高度轉(zhuǎn)移的癌細(xì)胞能夠通過分泌外泌體使受體細(xì)胞形成轉(zhuǎn)移前微環(huán)境，進(jìn)而增加腫瘤的轉(zhuǎn)移能力。在癌癥研究中發(fā)現(xiàn)，隨著腫瘤向更具有侵襲性的表型轉(zhuǎn)化，外泌體的分泌常常增加。

三、外泌體與免疫逃逸

人體的細(xì)胞每一秒都經(jīng)歷著無數(shù)的生理變化，合成新的蛋白，產(chǎn)生新的細(xì)胞。這正如一個巨大的裝配工廠，難免會有失敗的裝配產(chǎn)品，此時人體的監(jiān)管部門——免疫系統(tǒng)則行使著它們的職責(zé)，鏟平消除“不合格"的細(xì)胞和蛋白。其中，腫瘤細(xì)胞就是一種“失敗"的裝配產(chǎn)品。在大部分情況下，免疫系統(tǒng)能夠識別這些異常的腫瘤細(xì)胞，并通過免疫細(xì)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(xì)胞躲過層層安檢最終發(fā)展壯大，這種現(xiàn)象就被稱為“免疫逃逸"。

越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，外泌體能夠通過多種方式協(xié)助腫瘤細(xì)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(dǎo)T細(xì)胞凋亡，而且可以激活凋亡通路，介導(dǎo)免疫逃逸。乳腺癌細(xì)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(xì)胞的發(fā)育和激活。TW03鼻咽癌細(xì)胞來源的外泌體能夠抑制Th1和Th17細(xì)胞的增殖和分化，抑制免疫反應(yīng)。此外，TS/A腫瘤細(xì)胞來源的外泌體可以下調(diào)NKG2D的表達(dá)，使穿孔蛋白的分泌增加，抑制自然殺傷細(xì)胞的功能。

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(guān)系到癌癥患者的治療和預(yù)后。遺憾的是，多數(shù)臨床患者出現(xiàn)癥狀已處于癌癥晚期，因此尋求腫瘤早期診斷的標(biāo)記物具有重要的意義。作為腫瘤細(xì)胞的“親密戰(zhàn)友"，腫瘤細(xì)胞分泌的外泌體在促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展的同時，也暴露了腫瘤細(xì)胞。

外泌體的優(yōu)勢和特別性表明其作為腫瘤生物標(biāo)志物的巨大潛力。外泌體表面或細(xì)胞膜內(nèi)的蛋白質(zhì)可作為癌癥的生物標(biāo)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(zhì)可以提供豐富、穩(wěn)定、敏感、特別的信息。外泌體蛋白與多種癌癥的特異性診斷和預(yù)后相關(guān)，包括乳腺癌、泌尿系統(tǒng)腫瘤、肺癌、胃癌、肝癌、結(jié)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(biāo)記物

五、外泌體與腫瘤治療

由于外泌體在腫瘤的發(fā)生發(fā)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(yōu)點(diǎn)：①相比傳統(tǒng)的研究對象，外泌體包含核酸、蛋白等大量重要的生物學(xué)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(wěn)定性；③在體內(nèi)和體外水平，外泌體均能夠穩(wěn)定地攜帶藥物；④使用外泌體攜帶藥物能在循環(huán)中具有較長的半衰期；⑤外泌體能夠直接透過細(xì)胞膜向目標(biāo)細(xì)胞傳遞生物活性物質(zhì)；⑥外泌體可以具備特別的定向性遷移，并且能夠通過血腦屏障，這使其準(zhǔn)確、無障礙地到達(dá)治療部位。

外泌體特別的功能是其能夠攜帶外源性的RNA（如干擾RNA、微小RNA)，通過細(xì)胞膜融合將其內(nèi)含物傳送入目標(biāo)細(xì)胞的內(nèi)部，在轉(zhuǎn)錄水平及轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)行為，這使得外泌體有望在未來成為重要的載體實(shí)現(xiàn)精確的基因治療。同樣重要的是，外泌體不易被免疫系統(tǒng)識別，這種特性有助于其躲避機(jī)體的排異反應(yīng)。在一項以外泌體為載體介導(dǎo)患者細(xì)胞產(chǎn)生抗腫瘤效應(yīng)的I期臨床試驗(yàn)中，60％的受試者產(chǎn)生了具有抗腫瘤效應(yīng)的T細(xì)胞，并且表現(xiàn)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(xì)胞來源的外泌體中，這種外泌體能夠通過整合素相關(guān)的途徑直達(dá)乳腺癌細(xì)胞、黑色素瘤細(xì)胞及肝癌細(xì)胞，將阿霉素釋放到腫瘤細(xì)胞內(nèi)達(dá)到治療效果。姜黃素對于腫瘤細(xì)胞有一定的殺傷作用，但是其穩(wěn)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(wěn)定性以便于臨床應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[4] Paskeh M D A , Entezari M , Mirzaei S ,et al.Emerging role of exosomes in cancer progression and tumor microenvironment remodeling[J].Journal of hematology & oncology, 2022, 15(1):83.

LighTracker是由四度科學(xué)儀器精心打造的新一代納米顆粒跟蹤分析儀（NTA），為納米顆粒分析帶來了令人滿意的高效與精準(zhǔn)。僅需幾分鐘，便能全面呈現(xiàn)納米顆粒的粒徑分布信息，涵蓋最小粒徑、最大粒徑，以及各個粒徑區(qū)間顆粒的數(shù)量占比，為納米顆粒的精細(xì)研究提供詳盡數(shù)據(jù)。不僅如此，LighTracker還具備強(qiáng)大的熒光檢測功能和Zeta電位測量能力，為納米藥物載體的制備、細(xì)胞外囊泡的分析提供關(guān)鍵支持。LighTracker能夠?qū)崟r追蹤納米顆粒在不同環(huán)境條件下的濃度變化，深入剖析納米顆粒在環(huán)境及反應(yīng)中的擴(kuò)散、遷移、轉(zhuǎn)化與降解過程。讓科研工作者能夠直觀地觀察納米顆粒的行為變化，為納米材料的研發(fā)、納米藥物的療效評估以及納米環(huán)境毒理學(xué)研究提供了有力工具。