外泌體在胃癌發生髮展中作用的研究進展
細胞可釋放具有膜結構的多種小囊泡到胞外，這些細胞外囊泡有不同的亞群，其中外泌體（exosomes）是目前研究最熱的亞群。外泌體是細胞內多囊泡體與細胞質膜融合後形成的一種脂質雙層包繞的小囊泡，呈杯狀或盤狀，直徑為50~100 nm，能主動分泌到細胞外，由於其體積微小，能夠避開單核巨噬細胞對其的吞噬，且能穿過血管壁到細胞外基質，因而廣泛存在於人體各種體液中，包括血液、唾液、尿液、腦脊液及胸腹水。外泌體最初被認為是一種用來清除細胞中廢物的「垃圾袋」，隨後發現他們在抗原提呈中發揮重要作用而逐漸被人們所認識。腫瘤細胞較正常細胞分泌更多外泌體，可在細胞間穿梭運輸各類蛋白質、核酸等生物學活性物質，在與靶細胞質膜融合後釋放內容物而使靶細胞表型發生改變，從而介導腫瘤與多種細胞間的信號和物質傳遞，實現腫瘤微環境中的細胞間通訊，在腫瘤的發生、發展、轉移、免疫逃避及耐藥性等過程中發揮重要作用。本文就外泌體在胃癌發生髮展過程中的作用及其意義的研究進展作一綜述。
01 外泌體的形成及其功能
外泌體內含多種成分，主要包括各類蛋白質（如Rab蛋白家族，四穿膜超家族蛋白，tetraspanins蛋白，TSG101，Hsp60、70、90，Alix，MHC-Ⅰ、Ⅱ等）、脂質以及核酸（mRNA、circRNA、miRNA、lncRNA、DNA等）。外泌體來源於細胞內吞過程中形成的多泡體（MVBs），並由硫酸乙醯肝素蛋白多糖及其細胞質適配器蛋白調控合成。
外泌體形成過程複雜有序，當細胞經胞吞形成早期核內體後，通過核內體膜向內出芽形成多個小囊泡，並選擇性包裹部分細胞質內的核酸、蛋白及脂類成分，最終形成晚期核內體，即MVBs。MVBs堆積後，一部分被轉運至溶酶體進行降解，一部分與細胞膜融合併將其內含的多個囊泡結構釋放至細胞外基質中，即形成外泌體。
外泌體的分泌受Rab-GTP酶的調控，如Rab 27a/b影響MVBs的大小及位置，Rab3使MVBs錨定在胞質膜表面。此外，胞內Ca2+蓄積、微環境pH降低、某些原癌基因或抑癌基因以及惡性腫瘤中上調錶達的乙醯肝素酶等均可促進外泌體的分泌。外泌體與靶細胞間的信息傳遞主要通過3條途徑實現：受體-配體相互作用；質膜直接融合；吞噬作用內吞。外泌體通過調控細胞信號分子最終實現細胞間信號轉導。
02 外泌體與胃癌細胞的生長
胃癌細胞釋放的外泌體內含有核酸物質，如抑癌基因P53、PTEN、APC、TRIM3、miRNA等，可以影響胃癌的生長。其中P53可通過提高CAV1和CHMP4C的表達來延緩腫瘤細胞生長和分裂，降低細胞在應激信號後分解利用能源的能力，TRIM3也可經外泌體介導轉運至胃癌局部發揮抑癌基因作用而抑制胃癌細胞的增殖及遷移。另外，胃癌細胞來源的外泌體中miR-423-5p過表達既能顯著上調增殖相關蛋白PCNA及抗凋亡蛋白Bcl-2的表達，又可靶向結合抑癌基因SUFU的mRNA3』-UTR位點而負性調控SUFU的表達，甚至可異常活化Hedgehog信號通路，從而促進胃癌細胞的增殖。最近有研究表明，外泌體介導的CD97高表達將激活MAPK信號通路而在一定程度上發揮促腫瘤增殖及侵襲效應，而外泌體中miRNAs可能在CD97相關通路的激活中起了一定的作用。
腫瘤相關成纖維細胞來源的外泌體在胃癌進展中也扮演重要角色。胃癌細胞來源的外泌體可通過激活TGF-β/Smad通路來誘導間充質幹細胞（MSC）分化為癌變相關成纖維細胞的能力，從而導致惡性事件的發生。MIKI等研究證實，來源於腫瘤相關成纖維細胞CD9+siRNA的外泌體被攝入到胃癌細胞中，可顯著降低OCUM-12和NUGC-3胃癌細胞的MMP2表達，從而促進癌細胞的遷移和侵襲，與淋巴結轉移及脈管侵犯顯著相關。
外泌體作為細胞間通訊的載體，是促進腫瘤轉移癌基因和致癌因素的重要信使。研究發現，適宜的腫瘤微環境可直接或間接地影響腫瘤細胞的生長，其機制包括促進腫瘤血管生成、改變腫瘤的生物學表型等。腫瘤來源的外泌體中富含血管相關生長因子，可誘導血管生長相關因子基因高表達，促進內皮細胞增殖、遷移及出芽，從而有利於腫瘤進展。LIU等報道，CD97高表達的胃癌組織來源的外泌體可發揮促血管生成作用而使胃癌細胞增殖能力提高20%。此外，外泌體可將血管生成蛋白轉運至內皮細胞或通過攜帶的miRNA調控內皮細胞的血管生成功能來促進腫瘤血管生長。
03 外泌體與胃癌細胞的免疫逃避
腫瘤來源外泌體可介導腫瘤細胞與免疫細胞之間的信息交流，從而發揮免疫抑制功能而有利腫瘤細胞免疫逃避，包括阻斷免疫細胞信號或誘導T細胞凋亡。QU等發現胃癌細胞來源的外泌體可激活凋亡蛋白Caspase-3、-8和-9，同時誘導Cbl-b和c-Cbl表達上調，使磷酯醯肌醇-3激酶（PI3K）蛋白酶體降解增加，PI3K/蛋白激酶B（又稱Akt）信號通路失活，最終導致抗腫瘤T細胞凋亡，從而促進胃癌細胞的增殖。此外，腫瘤相關巨噬細胞（Tams）浸潤是胃癌中腫瘤免疫主要特徵，巨噬細胞的浸潤也表明胃癌預後不佳。巨噬細胞來源的外泌體中miR-21可直接轉染至胃癌細胞，使抑癌基因PTEN低表達而致使PI3K/Akt信號通路激活，最終抑制癌細胞凋亡。KAHLERT等發現，在各類癌細胞中，腫瘤外泌體可通過Hsp72/TLR2誘導髓系來源抑制細胞（MDSC）中IL-6自分泌使Stat3磷酸化，最終激活MDSCs並觸發其免疫抑制作用。
04 外泌體與胃癌的轉移
腫瘤微環境由不同譜系細胞、可溶性因子、細胞信號分子、細胞外基質、外泌體等組成，是腫瘤生長及轉移之必需，既可保護腫瘤細胞逃避宿主免疫，又可為轉移瘤的生長建立適宜微生態，從而促進侵襲和轉移。外泌體作為信號移動源，不但本身可作用和影響內皮細胞形態，促進血管再生及腫瘤侵犯轉移，而且其內容物（促轉移蛋白、miRNA等）亦能提高癌細胞的侵襲性，其中外泌體內容物Tetraspanin 8與胃癌的侵襲及轉移密切相關，並成為胃癌預後評估的獨立因子。OHSHIMA等發現，雖然在大多數情況下，由外泌體介導的let-7 miRNA作用於原癌基因RAS及HMGA2而扮演抑癌角色，但在轉移性胃癌細胞株AZ-P7a中，外泌體轉運let-7 miRNA並將其釋放至胞外環境中而維持腫瘤生長。也有報道，腫瘤分泌的外泌體可通過誘導間皮細胞中黏附相關分子（纖維連接蛋白1、層粘連蛋白γ1等）的表達而有利於腫瘤細胞的吸附定植而促進胃癌腹膜轉移。
上皮-間質轉化（EMT）是上皮細胞來源的惡性腫瘤細胞獲得遷移和侵襲能力的重要生物學過程，與腫瘤預後不良呈正相關。外泌體在促進EMT過程中的關鍵作用已被證實。MSC釋放的外泌體可通過誘導EMT過程激活Akt信號通路，進而增強胃癌細胞的增殖和遷移。胃癌組織及血清中lncRNAZFAS1表達顯著上調，其經外泌體介導可縮短細胞周期並加快EMT進程，進而增強胃癌細胞的增殖和遷移。胃癌組織中富含miR-423-5p外泌體的高表達，可通過活化EMT來增強胃癌細胞的遷移能力。最近研究發現，腫瘤浸潤的M2型巨噬細胞高表達載脂蛋白E（ApoE），並由其分泌的外泌體介導轉運至鄰近胃癌細胞後可激活PI3K-Akt通路，從而增加胃癌細胞的侵襲潛能；而進一步阻斷M2型巨噬細胞外泌體的形成後，卻發現ApoE對胃癌細胞的侵襲遷移能力無明顯影響。以上說明，M2型巨噬細胞外泌體在促進胃癌轉移中的關鍵作用。此外，該研究還證實了經M2型巨噬細胞外泌體處理的胃癌細胞可顯著上調多種EMT相關蛋白的表達，從而促進胃癌轉移。
在胃癌細胞腹膜轉移方面，有研究證實，腹水來源的外泌體既可上調腹膜間皮細胞的纖維連接蛋白、成纖維細胞活化蛋白及α平滑肌肌動蛋白表達，下調E-鈣粘蛋白和VCAM-1的表達，又可促進間皮細胞增殖，並通過TGF-β1誘導間皮-間質轉化（MMT）過程而在腫瘤腹膜轉移中發揮重要作用。在胃癌細胞肝內轉移方面，胃癌細胞外泌體中EGFR轉移至肝後可通過抑制miR-26a/b的表達來上調肝生長因子（HGF），從而促進轉移癌細胞著位及增殖。在P53缺失型小鼠骨髓MSCs中，外泌體及其中的泛素連接酶E3組件子2（UBR2）均高於野生型，並可通過處泌體將UBR2轉移至小鼠前胃癌細胞，參與後者的Wnt/β-聯蛋白信號通路調控而促進細胞增殖和遷移。
05 外泌體與胃癌的耐藥性
腫瘤細胞耐藥性增強是由多因素造成的，其中外泌體介導的miRNA對抑癌蛋白活性的抑制、EMT表型的高耐葯腫瘤幹細胞亞群的出現、藥物低外顯率等致使胃癌化療方案中藥物療效降低或喪失是腫瘤產生耐葯的重要原因。順鉑是一種化療藥物，因能干擾DNA複製導致惡性增殖細胞死亡而廣泛用於治療多種惡性腫瘤（如胃癌及肺癌等）。WANG等證實外泌體可介導轉運anti-miRNA來逆轉胃癌細胞對順鉑的耐藥性。如前文所述，胃癌相關巨噬細胞來源的外泌體高表達miR-21，抑制癌細胞凋亡，能降低胃癌細胞對順鉑的敏感性併產生耐葯。此外，癌細胞既可轉運多耐藥性相關蛋白MDR和miRNA至靶細胞，又能利用腫瘤組織中活躍的多耐葯-ATP結合盒轉運體系來將胞內抑癌藥物及代謝產物排出胞外。研究發現，胃癌MSC來源的外泌體既可對抗5-氟尿嘧啶誘導的細胞凋亡，又可激活CaM-Ks/Raf/MEK/ERK激酶級聯反應，從而提高多耐葯相關蛋白（MDR、MRP及LRP）的表達，促進胃癌細胞耐葯。
06 外泌體與胃癌的治療
了解外泌體在胃癌發生髮展中的作用機制並對關鍵步驟進行調控，有可能開闢胃癌治療新途徑。可以通過清除腫瘤來源的外泌體來進行抗腫瘤治療。新近研究發現，通過siRNA敲除胃癌細胞中EGFR及外泌體抑制轉移性肝生長因子的表達，可遏制胃癌進展。此外，外泌體可激活吞噬細胞中NF-κB信號通路，使巨噬細胞中促炎因子表達上調，最終加快腫瘤進展，因此可通過干擾腫瘤微環境中的外泌體與巨噬細胞之間的相互作用來進行抗胃癌治療。研究發現，超熱CO2不僅本身可抑制胃癌細胞的增殖，而且可阻遏樹突細胞來源外泌體Hsp70的表達而增強的免疫效應，最終遏制胃癌細胞生長。
siRNA應用於治療存在著明顯的局限性，如其被細胞吞噬少、易被胞外核酸酶降解等。外泌體因具有的良好生物學適應性及廣泛分布性而可作為核酸（miRNA）及抗癌藥物（化學藥物）的載體。諸多研究表明，部分miRNA位於腫瘤相關的基因組區域或脆性區域，可作為癌基因或抑癌基因參與腫瘤的病理過程。在研究miRNA靶點或制定miRNA靶向治療策略時，不能忽視外泌體對miRNA的調控作用。最新研究發現，外泌體可研發成新型miRNA的納米載體，能夠調控某些miRNA的表達，最終抑制腫瘤的進展；ZHANG等發現肝細胞生長因子（HGF）可促進癌細胞及血管內皮細胞的生長，然而，HGF siRNA可通過外泌體介導轉運至癌細胞中，負向調控HGF表達，從而降低腫瘤及血管的生長速度，提示外泌體在腫瘤靶向治療中轉運siRNA的潛在價值。在化療藥物方面，有研究證實可以使用二甲基阿米洛利（DMA）清除小鼠體內外泌體對髓源性抑制細胞功能的抑制來恢復環磷醯胺的抗腫瘤作用。此外，抗癌藥物可促進癌細胞中富含熱休克蛋白的外泌體釋放而誘發抗腫瘤反應。
外泌體作為細胞間的通訊載體，可將其中的蛋白、核酸等生物活性物質進行細胞間轉移，既可調節腫瘤細胞的增殖和凋亡，又可調節腫瘤細胞生長的微環境（如血管形成和免疫細胞狀態），從而影響胃癌的發生、發展、轉移、免疫逃避及化療藥物的耐藥性。外泌體因具有的良好生物學適應性及廣泛分布性而可作為抗癌藥物或生物因子的載體，在胃癌的靶向治療中顯示出潛在的應用前景。隨著研究的深入，外泌體在胃癌生物學行為中的作用及其分子機制有望得到進一步闡明，預期將為胃癌的發生、發展和轉歸提供更多有價值的信息，進而為胃癌的診斷和治療提供新思路和新手段。
作者：餘明桔，王婷，張焜和南昌大學第一附屬醫院消化內科；江西省消化疾病研究所
來源：中國腫瘤生物治療雜誌, 2018, 25(11)
轉自：腫瘤醫學論壇
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