食管癌細(xì)胞外囊泡的研究進(jìn)展①

盧曉梅

（1新疆醫(yī)科大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)研究院，2省部共建中亞高發(fā)病成因與防治國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊830011）

目前，在世界范圍內(nèi)每6人中約有1人死于癌癥。腫瘤已成為導(dǎo)致人類死亡的第二大原因[1]。食管癌為我區(qū)特高發(fā)疾病，既往研究表明遺傳、飲食與環(huán)境因素對食管癌發(fā)病至關(guān)重要，但具體發(fā)病機(jī)制未明。盡管包括放化療、分子靶向治療和免疫治療等在內(nèi)的抗腫瘤治療取得了重大進(jìn)展，但上述治療方案在抑制腫瘤轉(zhuǎn)移方面仍未獲得令人滿意的臨床結(jié)果。侵襲與轉(zhuǎn)移仍是導(dǎo)致食管癌患者死亡的主要原因[2]。因此明確食管癌侵襲轉(zhuǎn)移的機(jī)制至關(guān)重要。本篇綜述將從細(xì)胞外囊泡層面探討食管癌侵襲轉(zhuǎn)移的機(jī)制，期待尋找可能抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的新方法。

1 細(xì)胞外囊泡的產(chǎn)生與釋放

細(xì)胞外囊泡是由脂質(zhì)雙分子層包繞形成的球狀膜性囊泡，細(xì)胞外囊泡通過介導(dǎo)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)對其受體靶細(xì)胞的生理功能有重要影響。根據(jù)其生物發(fā)生、釋放途徑、大小、含量和功能，細(xì)胞外囊泡可大致分為外泌體、微囊泡和凋亡小體[3]。

外泌體是一類細(xì)胞自主釋放、大小統(tǒng)一、直徑為30～150 nm的微型小泡，于1986年首次在人工培養(yǎng)的動物紅細(xì)胞培養(yǎng)基中檢測到。它是一種膜性的納米小泡，后被命名為外泌體，它由脂質(zhì)雙分子層包裹著蛋白質(zhì)及核酸而形成，不同類型的細(xì)胞會根據(jù)細(xì)胞所處的環(huán)境釋放出不同的外泌體[4]。此后的研究發(fā)現(xiàn)多種類型的細(xì)胞均可以分泌外泌體，如淋巴細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞等，且廣泛分布于多種體液當(dāng)中:包括血液、尿液、唾液、腦脊液、乳汁、羊水、腹水等。它的合成起源于細(xì)胞內(nèi)吞途徑[5]，即通過細(xì)胞內(nèi)吞的途徑形成多胞體，在與質(zhì)膜融合后以外泌體的形式將其內(nèi)容物釋放到胞外空間。

目前認(rèn)為外泌體的形成需要多種蛋白質(zhì)參與：（1）Rab-GTPase蛋白，控制內(nèi)體運(yùn)輸；（2）轉(zhuǎn)運(yùn)所需的內(nèi)體分選復(fù)合物（ESCRT），ESCRT由大約30個(gè)氨基酸組裝成5個(gè)功能亞單位復(fù)合體，ESCART-0亞單位隔離裝置泛素化物質(zhì)，而ESCRT-I/II/III直接與腔內(nèi)小泡芽接和AAA-ATPase Vps4形成復(fù)合物確保最終膜破裂和/或ESCRT回收有關(guān)[6-7]。還有一種方式是不依賴ESCRT通路[8]；（3）作為一種跨膜蛋白的四肽可誘導(dǎo)膜曲率使囊泡形成；（4）各種脂質(zhì)修飾酶如鞘磷脂酶，通過產(chǎn)生神經(jīng)酰胺促進(jìn)小泡的形成。目前，根據(jù)外泌體的粒徑大小，將外泌體分為三類：大外泌體（90～120 nm）、小外泌體（60～80 nm）、無膜外泌體（＜50 nm）[9]。每一種亞型在其大分子組成方面表現(xiàn)出獨(dú)特的特征，進(jìn)一步突出了外泌體生物發(fā)生機(jī)制的特異性和選擇性。

微囊泡分子直徑100～1 000 nm，也有文獻(xiàn)稱其為脫落囊泡。它的形成過程相對簡單，是直接通過出芽方式從細(xì)胞膜表面脫落產(chǎn)生，攜帶多種生物活性因子，包括蛋白質(zhì)和核酸。微泡萌芽的初始過程依賴于肌動蛋白聚合，發(fā)生在質(zhì)膜上富含神經(jīng)酰胺、膽固醇和細(xì)胞外磷脂酰絲氨酸的脂質(zhì)結(jié)構(gòu)域膜彎曲和出芽[10]。微囊泡沒有特定的表面分子標(biāo)記物，但和外泌體一樣表達(dá)母細(xì)胞來源的表面標(biāo)記物[3]。如網(wǎng)織紅細(xì)胞來源的表達(dá)轉(zhuǎn)鐵蛋白受體分子，抗原呈遞細(xì)胞來源的富含MHC-I、Ⅱ。值得注意的是，許多因素相互作用直接與胞外體結(jié)合，說明細(xì)胞外囊泡的形成是一個(gè)復(fù)雜的調(diào)節(jié)過程，它的分泌受多因素調(diào)控[11]。

2 細(xì)胞外囊泡的組成與功能

最初，人們認(rèn)為細(xì)胞外囊泡是細(xì)胞的“廢物”[12]，即細(xì)胞外囊泡的形成依賴于細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)，它為了保護(hù)細(xì)胞免受細(xì)胞內(nèi)應(yīng)激損傷[13-14]。隨后越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞外囊泡由脂質(zhì)雙分子層包裹著大量的蛋白質(zhì)和核酸物質(zhì)，它們在細(xì)胞間通訊發(fā)揮重要作用[15-16]。依據(jù)蛋白質(zhì)功能，細(xì)胞外囊泡所包含的蛋白主要分為兩大類，一類是肌動蛋白、微管蛋白等細(xì)胞骨架蛋白，以及介導(dǎo)外泌體轉(zhuǎn)運(yùn)和靶細(xì)胞融合相關(guān)蛋白膜轉(zhuǎn)運(yùn)和融合相關(guān)蛋白（Rab、GTPases、CD9、CD63等）。另一類是與細(xì)胞功能相關(guān)的蛋白。此外，細(xì)胞外囊泡中還含有DNA、mRNA、microRNA、lncRNA、circRNA以及noncodingRNA等多種母細(xì)胞來源的核酸。在某種程度上細(xì)胞外囊泡的組成依賴于細(xì)胞的類型，同時(shí)也可能受到不同細(xì)胞條件或治療的影響。不同類型的細(xì)胞會根據(jù)細(xì)胞所處的環(huán)境釋放出不同的細(xì)胞外囊泡[4]。近年研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞外囊泡脫落有助于轉(zhuǎn)移，占癌癥相關(guān)疾病的90%以上[17-19]。

3 細(xì)胞外囊泡與食管癌浸潤與轉(zhuǎn)移

腫瘤轉(zhuǎn)移是指原發(fā)腫瘤細(xì)胞到達(dá)身體其他部位，在那里增殖最終形成新的腫瘤的過程。這是一個(gè)涉及多步驟多階段的過程。細(xì)胞外囊泡通過多種途徑促進(jìn)轉(zhuǎn)移，包括改變免疫系統(tǒng)，促進(jìn)上皮細(xì)胞向間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化（EMT），器官選擇性和刺激血管生成來促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移。

首先，腫瘤源性細(xì)胞外囊泡有抑制免疫的作用。腫瘤源性細(xì)胞外囊泡通過促進(jìn)免疫抑制細(xì)胞（B10、Breg細(xì)胞）增殖可誘導(dǎo)免疫抑制[20]。腫瘤源性細(xì)胞外囊泡會上調(diào)受體細(xì)胞特異性免疫抑制因子，如GMCSF和TNF-a[21]。且它們也會通過分泌TGF-β或者阻斷IL-2抑制自然殺傷細(xì)胞發(fā)揮細(xì)胞毒性作用[22]。其次，細(xì)胞外囊泡含有FAS和TRAIL配體具有殺傷淋巴細(xì)胞的作用。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞外囊泡可以減少細(xì)胞毒性T細(xì)胞（CD8+）數(shù)量。同時(shí)，細(xì)胞外囊泡可以促進(jìn)輔助性T細(xì)胞（Tregs）轉(zhuǎn)化為調(diào)節(jié)性T細(xì)胞[23]及通過靶向抑制TGF-β抑制了T細(xì)胞的活化[24]來抑制機(jī)體抗腫瘤免疫。細(xì)胞外囊泡還可誘導(dǎo)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化。上皮細(xì)胞腫瘤轉(zhuǎn)化為間充質(zhì)表型，有助于遷移和入侵[25]。一方面，接受放療處理后T細(xì)胞的細(xì)胞外囊泡通過上調(diào)TE-13細(xì)胞β-catenin和NF-κB/snail通路促進(jìn)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化[26]。此外，能夠促進(jìn)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)變的miR-21也被發(fā)現(xiàn)包裹在細(xì)胞外囊泡中且有希望成為食管鱗癌的診斷標(biāo)志物[20]。另一方面，癌相關(guān)成纖維細(xì)胞（CAFs）細(xì)胞外囊泡將間充質(zhì)干細(xì)胞轉(zhuǎn)化為腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞而間接介導(dǎo)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化[17]。再次，細(xì)胞外囊泡還可通過刺激血管生成而促進(jìn)轉(zhuǎn)移。有研究發(fā)現(xiàn)間充質(zhì)干細(xì)胞的細(xì)胞外囊泡可以通過向血管內(nèi)皮細(xì)胞轉(zhuǎn)移血管生成相關(guān)microRNAs促進(jìn)血管生成促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移[27]。且乏氧條件下食管癌細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞外囊泡能顯著促進(jìn)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞增殖、侵襲、遷移和血管形成[28]。此外，食管癌細(xì)胞外囊泡通過傳遞miR-181b-5p促進(jìn)血管生成促進(jìn)食管鱗癌的發(fā)生和轉(zhuǎn)移[29]。

4 細(xì)胞外囊泡與食管癌治療及預(yù)后

放化療或靶向治療是食管癌患者的常用治療手段，而細(xì)胞外囊泡的研究豐富了我們對食管癌耐藥的認(rèn)識。研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞外囊泡中的miR-339-5p通過靶向Cdc25A促進(jìn)局部晚期ESCC的放射敏感性[30]。此外，細(xì)胞外囊泡中的相關(guān)lncRNA也參與食管癌耐藥[31-32]。

細(xì)胞外囊泡包裹大量蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和核酸，研究發(fā)現(xiàn)食管鱗癌患者細(xì)胞外囊泡的量與預(yù)后相關(guān)[28]。此外，細(xì)胞外囊泡中包裹的miR-21[20]、miR-182[33]、miR-766-3p[34]、stathmin-1[35]、lncRNA（NR_039819,NR_036133,NR_003353,ENST00000442416.1和ENS T00000416100.1）[26]富含于腫瘤外泌體中，因此它們可能作為臨床上非常有希望的ESCC診斷和預(yù)后標(biāo)志物[35]。

5 展望

綜上所述，可以看出細(xì)胞外囊泡在食管鱗癌發(fā)生發(fā)展轉(zhuǎn)移、治療預(yù)后均發(fā)揮重要作用。然而，在細(xì)胞外囊泡研究中仍有許多需要解決的問題。

首先，我們需要對細(xì)胞外囊泡內(nèi)不同蛋白質(zhì)、RNA和DNA包裝的機(jī)制有全面認(rèn)識，以識別哪種物質(zhì)在腫瘤轉(zhuǎn)移中發(fā)揮主導(dǎo)作用。其次，最近的研究發(fā)現(xiàn)許多化合物可以抑制細(xì)胞外囊泡的分泌，這提示我們應(yīng)進(jìn)一步深入研究其預(yù)防體內(nèi)腫瘤轉(zhuǎn)移的活性。同時(shí)探究是什么刺激了腫瘤組織中休眠細(xì)胞進(jìn)入活躍狀態(tài)，并促進(jìn)分泌細(xì)胞外囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)而促進(jìn)原發(fā)性腫瘤的轉(zhuǎn)移？隨著相關(guān)研究的深入，可以預(yù)見未來細(xì)胞外囊泡必將成為預(yù)防轉(zhuǎn)移的重要靶點(diǎn)。