外泌體在乳腺癌中的研究進展

徐家菡 姚永忠

南京醫(yī)科大學(xué)鼓樓臨床醫(yī)學(xué)院，江蘇南京 210000

全球范圍內(nèi)，乳腺癌的發(fā)病率和死亡率占所有癌癥的11.6%和6.6%，是女性中最常見的癌癥[1]。絕大部分乳腺癌患者死亡是由腫瘤轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)導(dǎo)致重要臟器功能衰竭造成的，因此尋求有效的診療和預(yù)后指標來攻克這個難題有利于解決乳腺癌患者的生存質(zhì)量并延長生存時間。近年來已有證據(jù)表明，外泌體作為一種細胞間通訊的重要和成熟的介質(zhì)，調(diào)節(jié)細胞功能和組織穩(wěn)態(tài)[2-4]，因其能夠通過向受體細胞釋放其遺傳和分子物質(zhì)來進行短距離和遠距離的通信，深刻影響細胞的多種生物學(xué)功能及癌癥的發(fā)展，受到越來越多的關(guān)注[5-6]。

1 外泌體的特征

1.1 外泌體結(jié)構(gòu)和內(nèi)容物

外泌體是大小為30～150 nm 的內(nèi)吞膜小泡，具有雙層脂質(zhì)結(jié)構(gòu)，可攜帶大量的核酸、蛋白質(zhì)和脂類釋放到胞質(zhì)外。目前外泌體中已發(fā)現(xiàn)了多種核酸，如MicroRNAs（miRNAs）、mRNAs、核糖體RNA 和小核RNA、小核仁RNA 和長非編碼RNA，這些核酸可以被整合到受體細胞中，參與細胞多種生物學(xué)功能的調(diào)控。

1.2 外泌體的生物發(fā)生

外泌體的發(fā)生始于內(nèi)質(zhì)體系統(tǒng)，早期的內(nèi)質(zhì)體成熟后，形成后期的內(nèi)質(zhì)體或多泡小體（multivesicular bodies，MVBs），內(nèi)質(zhì)體膜向內(nèi)出芽形成細胞器內(nèi)腔小泡。形成MVBs 的方式分為兩種：一種是依賴于內(nèi)吞體分選轉(zhuǎn)運復(fù)合體（endosomal sorting complex required for transport，ESCRT）的形成方式，另一種非依賴性的ESCRT 的形成方式[7]。

外泌體生物發(fā)生在癌癥中是紊亂的，人腫瘤細胞系B42 的外泌體釋放量明顯高于親代正常乳腺上皮細胞HMEC B42[8-9]。脂肪因子瘦素可能是促進乳腺癌釋放外泌體的一個重要因素，因為瘦素/瘦素受體軸可與熱休克蛋白90 相互作用，能誘導(dǎo)腫瘤易感基因101 的蛋白表達，激活依賴于ESCRT 的MVBs 形成通路，從而導(dǎo)致乳腺癌細胞多囊泡體MVB 形成和胞外泌體分泌增加[10]。

2 外泌體在乳腺癌發(fā)生、發(fā)展中的作用

腫瘤微環(huán)境是腫瘤形成的關(guān)鍵因素，腫瘤細胞可通過與其微環(huán)境相互作用從而促進腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。外泌體被認為是腫瘤微環(huán)境中細胞與細胞之間相互作用的主要媒介，參與促進腫瘤細胞侵襲、血管生成和免疫抑制[11]。有研究表明，胃癌細胞分泌的外泌體可通過激活TGF-β/Smad 通路，調(diào)控其微環(huán)境的形成，從而促進腫瘤的發(fā)生、浸潤及轉(zhuǎn)移[12]。另有文獻報道，肝癌細胞通過IGF1 來抑制鄰近細胞產(chǎn)生miR-122，調(diào)節(jié)微環(huán)境，促進肝癌細胞增殖[13]。

2.1 外泌體對乳腺癌細胞侵襲的影響

乳腺癌細胞釋放的外泌體中含有調(diào)節(jié)細胞骨架重構(gòu)、增強侵襲能力的蛋白質(zhì)、miRNAs 和信號分子[14]。對非轉(zhuǎn)移性和轉(zhuǎn)移性小鼠乳腺癌細胞系中分離的外泌體進行比較分析，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移性細胞分泌的外泌體中包含一組獨特的膜蛋白，即銅藍蛋白、異黏蛋白，可以降解增強細胞遷移和侵襲能力的蛋白，如基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）、膜蛋白Caveolin-1 及其他黏附相關(guān)蛋白[15-16]。除了蛋白質(zhì)外，乳腺癌細胞系和乳腺癌患者的外泌體內(nèi)存在miRNAs，并且創(chuàng)建了EVs miRNA 數(shù)據(jù)庫[17-18]。例如，HER2 陽性和三陰性乳腺癌患者外泌體中miRNAs 特定的表達模式已被證實與臨床病理、危險因素和侵襲性顯著相關(guān)[18]。高度轉(zhuǎn)移性的MDA-MB-231 細胞的miRNAs 可誘導(dǎo)非轉(zhuǎn)移性MCF-7 細胞惡變并增強其遷移能力[19]。此外，不同的體細胞與乳腺癌細胞相互作用后，可通過分泌多種可溶性因子來促進乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展。據(jù)報道，巨噬細胞被白細胞介素-4 激活后通過βcatenin 途徑分泌含miR-223 的外泌體，miR-223 進入MDA-MB 乳腺癌細胞后促進了乳腺癌細胞的侵襲[20]。外泌體也可以通過誘導(dǎo)MCF-7 細胞侵襲促進乳腺癌細胞遷移[21]。

2.2 血管生成

腫瘤原發(fā)灶形成新的血管為腫瘤細胞的生長和擴散提供了更多的營養(yǎng)。乳腺癌細胞分泌的外泌體可以通過激活內(nèi)皮細胞促進新血管的形成。外泌體膜聯(lián)蛋白A2（Annexin A2）是一種鈣依賴性磷脂結(jié)合蛋白，可促進tPA 依賴的血管生成，若外泌體中缺失Annexin A2，乳腺癌發(fā)生腦轉(zhuǎn)移和肺轉(zhuǎn)移的風(fēng)險明顯降低[22]。乳腺癌患者血清中Annexin A2 的表達明顯高于非癌癥患者，尤其是在三陰性乳腺癌女性中表達量最高，此外，體內(nèi)基質(zhì)凝膠塞試驗顯示TNBC 的外泌體中Annexin A2 可促進血管生成[23]。腫瘤內(nèi)缺氧可以驅(qū)動乳腺癌新生血管的生成，缺氧條件下釋放的外泌體含有大量miR-210，它可以促進內(nèi)皮細胞存活，遷移和分化，并且促進毛細血管的形成[24]。

2.3 免疫抑制

逃避免疫監(jiān)視是腫瘤獲得轉(zhuǎn)移性生長的關(guān)鍵步驟。研究結(jié)果表明，外泌體可以通過多種機制幫助乳腺癌細胞發(fā)揮免疫逃逸作用，例如有研究稱乳腺癌細胞在復(fù)制過程中，釋放了含miR-503 的外泌體，外泌體通過STAT3 和NF-κB 途徑促進小膠質(zhì)細胞M1 到M2 的轉(zhuǎn)化，誘導(dǎo)T 細胞增殖的抑制[25-27]。事實上，巨噬細胞活動的免疫調(diào)節(jié)是乳腺癌細胞促進轉(zhuǎn)移的一個重要機制。乳腺癌分泌的外泌體刺激巨噬細胞的NFκB 活化，從而產(chǎn)生促炎癥細胞因子，如白細胞介素-6、腫瘤壞死因子-α、粒細胞集落刺激因子和CCL2。這一過程需要激活巨噬細胞中的Toll 樣受體2，并受外泌體表面棕櫚酰化蛋白配體的影響[28]。CTCs 在循環(huán)系統(tǒng)中可以自我保護并誘導(dǎo)血小板聚集，除了避免免疫系統(tǒng)的監(jiān)視外，還可以促進遠處靶器官的外滲和阻滯。

2.4 外泌體在腫瘤微環(huán)境中的作用

作為轉(zhuǎn)移過程的最后一步，CTCs 在血液壓力、失巢和循環(huán)中的宿主免疫反應(yīng)中幸存下來并到達遠處的靶器官。外泌體通過改變非轉(zhuǎn)化細胞的代謝和/或培養(yǎng)宿主腫瘤微環(huán)境中的細胞（如內(nèi)皮祖細胞、間充質(zhì)細胞和骨髓源性細胞）來驅(qū)動癌細胞的器官轉(zhuǎn)移，建立允許遷移的環(huán)境條件[29]。外泌體可以通過影響血管系統(tǒng)的通透性、CTCs 與血管內(nèi)壁的黏附和外滲，來影響乳腺癌細胞定植部位。例如，轉(zhuǎn)移性乳腺癌細胞分泌的外泌體中的miR-105，通過靶向緊密連接蛋白ZO-1 有效破壞內(nèi)皮屏障的完整性，顯著增加肺和腦的體內(nèi)轉(zhuǎn)移，且與無瘤動物比較，攜帶腫瘤動物的循環(huán)miR-105 顯著升高，miR-105 在發(fā)生遠處轉(zhuǎn)移的乳腺癌患者的血清中的含量顯著高于未發(fā)生轉(zhuǎn)移的乳腺癌患者[30]。到達靶器官的CTCs 需要在遠處的靶器官中找到一個合適的微環(huán)境形成腫瘤腫塊。對乳腺癌細胞分泌的外泌體研究發(fā)現(xiàn)，該外泌體可誘導(dǎo)肺成纖維細胞增殖和遷移，高通量測序分析發(fā)現(xiàn)乳腺癌細胞分泌的外泌體中的長非編碼RNA 異常表達，推測外泌體LncRNA 促進了腫瘤轉(zhuǎn)移微環(huán)境的建立[31]。

3 外泌體的臨床價值

外泌體存在于各種生物體液中，由于外泌體在細胞間通訊和腫瘤發(fā)生中扮演重要角色，因此有潛力成為乳腺癌的非侵入性診斷和預(yù)后判斷的工具以及治療的靶向。

3.1 外泌體在乳腺癌診斷中的應(yīng)用

外泌體可以在生物體液中獲取，且其中包含了大量的腫瘤信息。Hannafon 等[32]研究顯示，循環(huán)外泌體miRNA-21 和miRNA-1246 在乳腺癌患者中大量存在，可被用作乳腺癌的潛在診斷生物標志物[32]。此外，乳腺癌患者的胸腔積液/血清外泌體中ADAM10（一種金屬蛋白酶）、CD9、Annexin-1 和HSP70 的含量特別高[33]，因此這些外泌體蛋白同樣有作為乳腺癌診斷/預(yù)后的生物標志物的潛能。此外，乳腺癌患者血清外泌體中Survivin-2B 的不同表達模式可作為早期乳腺癌患者的生物標志物[34]。

3.2 外泌體在乳腺癌治療的應(yīng)用

外泌體是免疫原性較低的天然載體，可以將各種分子傳遞到遠程目標，甚至能穿過血腦屏障，外泌體還能夠介導(dǎo)細胞信號，傳輸許多生物分子，因此有潛力用于多種疾病的治療[35]。在一項研究中，采用超聲波或電穿孔技術(shù)，將外源性小干擾RNA、miRNA 和單鏈DNA 寡核苷酸裝載到外泌體內(nèi)，這些改造過的外泌體可通過沉默受體細胞中的HER2 基因來誘導(dǎo)抗癌特性[36]。紫杉醇作為一種化療藥物，在與MSCs 孵育后可以被分為組裝進外泌體。與未經(jīng)處理細胞的外泌體相比，載紫杉醇的外泌體能有效抑制癌變[37]。因此，外泌體可以作為納米載體用于治療目的，但是還需要進一步的研究來闡明這些方法的有效性和可行性。

4 小結(jié)

乳腺癌仍然被認為是一種不治之癥，需要新的早期診斷工具和更多的治療選擇。外泌體在癌癥中起著關(guān)鍵作用，有潛力成為腫瘤抑制的靶點。由于外泌體存在于大多數(shù)生物體液中，因此，也有潛力作為乳腺癌診斷/預(yù)后的生物標志物。然而，基于外泌體的研究尚處于起步階段，大部分研究是在臨床前模型中進行，而外泌體在乳腺癌相關(guān)臨床試驗中的特異性和有效性尚未報道。因此進一步的研究對于闡明外泌體在乳腺癌發(fā)展中的確切作用至關(guān)重要。總的來說，乳腺癌外泌體是一個有吸引力的研究領(lǐng)域，可以為乳腺癌的預(yù)防、診斷和治療提供新的機會。