王亞蘋(píng)，馬珊珊，周馨魁，張彥婷，劉紅濤，關(guān)方霞，2

(1 鄭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，鄭州450001；2 鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院)

間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)來(lái)源于發(fā)育早期的中胚層，屬于多能干細(xì)胞，是一種具有自我復(fù)制能力和多向分化潛能的成體干細(xì)胞，可在體外誘導(dǎo)分化為骨、軟骨、脂肪等。目前，在臨床上MSCs已用于治療多種血液性疾病、組織損傷修復(fù)以及自身免疫性疾病，在腫瘤治療方面亦取得一定進(jìn)展。研究證實(shí)，MSCs的治療作用主要與旁分泌有關(guān)，外泌體可能是其發(fā)揮作用的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。外泌體是細(xì)胞通過(guò)出芽方式產(chǎn)生的、直徑30～150 nm的膜性囊泡，內(nèi)含豐富的mRNA、miRNA及蛋白質(zhì)等組分，能參與細(xì)胞間的物質(zhì)交換和信息交流，在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展以及侵襲和轉(zhuǎn)移過(guò)程中發(fā)揮重要作用。有研究表明，MSCs源性外泌體及其包裹物質(zhì)可作為診斷多種疾病的標(biāo)志物[1]，如惡性腫瘤、神經(jīng)性疾病或腎臟疾病等。MSCs源性外泌體既可通過(guò)抑制免疫細(xì)胞(DCs、NK細(xì)胞、CD4+、CD8+或T細(xì)胞等)引發(fā)抗腫瘤反應(yīng)，也可誘導(dǎo)免疫抑制或調(diào)節(jié)細(xì)胞群(MDSCs、Tregs或Bregs等)介導(dǎo)的免疫抑制[2]。近年來(lái)關(guān)于MSCs源性外泌體的研究逐漸成為臨床熱點(diǎn)，其在腫瘤治療中的作用日益凸顯。本文結(jié)合文獻(xiàn)就MSCs源性外泌體在腫瘤發(fā)生、發(fā)展及治療中的作用作一綜述。

1 MSCs源性外泌體的生物學(xué)特征和功能

外泌體最初是指網(wǎng)織紅細(xì)胞分化過(guò)程中分泌的由多囊泡內(nèi)體與質(zhì)膜融合形成的囊泡樣結(jié)構(gòu)。隨著研究的不斷深入發(fā)現(xiàn)，外泌體是由多種細(xì)胞經(jīng)過(guò)“內(nèi)吞-融合-外排”等一系列調(diào)控過(guò)程形成的，其形成過(guò)程是由轉(zhuǎn)運(yùn)必須內(nèi)吞體分選復(fù)合物(ESCRT)驅(qū)動(dòng)的，ESCRT-0至早期核內(nèi)體的質(zhì)膜外表面，并通過(guò)泛素化結(jié)合位點(diǎn)與其特異性物質(zhì)結(jié)合，再通過(guò)位于結(jié)合位點(diǎn)上游ESCRT-Ⅰ、ESCRT-Ⅱ的作用向內(nèi)形成出芽小泡，最后在ESCRT-Ⅲ的剪切作用下與核內(nèi)體膜分離[3]。外泌體通過(guò)細(xì)胞間的內(nèi)吞作用進(jìn)入受體細(xì)胞。內(nèi)吞作用是機(jī)體攝取生物大分子的主要途徑，包括吞噬作用、吞飲作用和受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用[4]。MSCs源性外泌體的發(fā)生、釋放、穿梭和攝取與之類(lèi)似。MSCs源性外泌體在電子顯微鏡下呈囊泡狀小體，直徑為50～100 nm，可通過(guò)100 000 g超速離心在1.10～1.19 g/mL蔗糖密度梯度溶液中富集[5]。在MSCs源性外泌體中發(fā)現(xiàn)了多種與其生物學(xué)功能密切相關(guān)的蛋白質(zhì)，如細(xì)胞內(nèi)源性蛋白、轉(zhuǎn)膜蛋白、融合蛋白、脂質(zhì)相關(guān)蛋白、跨膜蛋白、熱休克蛋白和磷脂酶以及與外泌體來(lái)源相關(guān)的細(xì)胞特異性蛋白。此外，多種細(xì)胞信號(hào)蛋白也在外泌體中進(jìn)行傳遞，如β-catenin、Wnt5、Notch配體等[2]。MSCs源性外泌體特異性表達(dá)的CD29、CD73、CD44等也是MSCs膜上特異性表達(dá)的蛋白，并且還高表達(dá)miR-143-3p、miR-10b-5p、miR-486-5p、miR-22-3p、miR-21-5p五種miRNA。這些miRNA可作為致癌基因或腫瘤抑制因子在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮重要作用[6]。而MSCs源性外泌體作為細(xì)胞通訊的中樞介質(zhì)，傳遞功能性的mRNA、miRNA和轉(zhuǎn)錄因子，介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞間的交流，繼而協(xié)同產(chǎn)生相應(yīng)的生物學(xué)效應(yīng)[7]。目前MSCs源性外泌體作為新型替代療法在腫瘤治療中已逐漸受到重視。

2 MSCs源性外泌體在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用機(jī)制

2.1 調(diào)控腫瘤細(xì)胞增殖、遷移和凋亡 Lin等[8]研究發(fā)現(xiàn)，MSCs源性外泌體可通過(guò)激活Wnt信號(hào)通路，促進(jìn)乳腺癌MCF-7細(xì)胞增殖和遷移。Wang等[9]研究發(fā)現(xiàn)，MSCs源性外泌體能促進(jìn)胃癌HGC-27細(xì)胞增殖和遷移。但也有研究發(fā)現(xiàn)，MSCs源性外泌體能抑制腫瘤細(xì)胞增殖和遷移。如Shimbo等[10]通過(guò)MSCs衍生的外泌體遞送miR-143能顯著抑制骨肉瘤細(xì)胞遷移。Bruno將[11]BM-MSCs來(lái)源的外泌體用于肝癌HepG2細(xì)胞、卵巢癌SKOV-3細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其可抑制這兩種腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞周期進(jìn)程，并誘導(dǎo)其凋亡或壞死。Reza等[12]使用人脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞(hAMSCs)來(lái)源外泌體的培養(yǎng)基培養(yǎng)人卵巢癌細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)hAMSCs源性外泌體通過(guò)下調(diào)涉及Wnt/β-catenin或AKT4的癌癥存活信號(hào)通路抑制肺腫瘤生長(zhǎng)；hAMSCs源性外泌體還可通過(guò)上調(diào)促凋亡信號(hào)分子(如Bax、Caspase-9、Caspase-3)以及下調(diào)抗凋亡蛋白Bcl-2，誘導(dǎo)凋亡信號(hào)傳導(dǎo)；此外，hAMSCs釋放的外泌體還可破壞線粒體完整性，促進(jìn)氧化應(yīng)激反應(yīng)，抑制細(xì)胞增殖。MSCs源性外泌體被靶細(xì)胞或組織內(nèi)化后，可調(diào)節(jié)細(xì)胞周期進(jìn)程、細(xì)胞因子以及癌癥相關(guān)信號(hào)通路，利用MSCs源性外泌體穿梭凋亡信號(hào)分子或腫瘤壞死因子，可降低腫瘤細(xì)胞活性、阻斷細(xì)胞周期，使細(xì)胞凋亡增加，繼而發(fā)揮抗腫瘤作用。

2.2 調(diào)控腫瘤耐藥性 耐藥性是目前臨床治療腫瘤的最大障礙之一。研究表明，MSCs源性外泌體在化療耐藥中具有重要作用。Ji等[13]研究發(fā)現(xiàn)，MSCs源性外泌體在體內(nèi)外均能明顯誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞對(duì)5-氟尿嘧啶的耐藥性，增強(qiáng)多種耐藥相關(guān)蛋白(如MDR、MRP、LRP)表達(dá)，從而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。Wang等[14]研究表明，BM-MSCs源性外泌體在多發(fā)性骨髓瘤細(xì)胞中誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞對(duì)硼替佐米的耐藥性。外泌體是MSCs誘導(dǎo)化療耐藥的重要介質(zhì)，抑制外泌體的作用可能有助于提高腫瘤的治療效果。

2.3 調(diào)控血管生成 血管生成不僅見(jiàn)于胚胎期，在成熟個(gè)體組織損傷修復(fù)及某些病理生理過(guò)程，尤其在腫瘤生成和轉(zhuǎn)移過(guò)程中具有關(guān)鍵性作用。腫瘤組織通常血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)等促血管生成因子過(guò)表達(dá)[15]。MSCs源性外泌體可通過(guò)促進(jìn)血管生成和作為癌基質(zhì)細(xì)胞促進(jìn)腫瘤發(fā)展。Zhu等[16]研究發(fā)現(xiàn)，BM-MSCs源性外泌體可通過(guò)激活細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1/2信號(hào)通路增強(qiáng)VEGF表達(dá)，從而促進(jìn)小鼠皮下移植瘤生長(zhǎng)。Liang等[17]研究證實(shí)，人脂肪來(lái)源的MSCs源性外泌體可將miR-125a轉(zhuǎn)移至內(nèi)皮細(xì)胞并促進(jìn)血管生成。這些研究結(jié)果表明，MSCs源性外泌體可通過(guò)促進(jìn)腫瘤血管生成或創(chuàng)建體外干細(xì)胞生態(tài)位來(lái)促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。MSCs源性外泌體是否支持血管生成目前仍存在爭(zhēng)議。Pakravan等[18]研究發(fā)現(xiàn)，MSCs源性外泌體通過(guò)調(diào)節(jié)乳腺癌細(xì)胞中mTOR/HIF-1α信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，誘導(dǎo)VEGF分泌量降低。此外，由MSCs源性外泌體穿梭的miR-16也能部分下調(diào)腫瘤細(xì)胞中VEGF表達(dá)[19]。但現(xiàn)有的研究還無(wú)法完全解釋MSCs源性外泌體對(duì)腫瘤微環(huán)境的旁分泌作用，其具體機(jī)制尚需進(jìn)一步研究。

3 MSCs源性外泌體在腫瘤治療中的作用

近年來(lái)，外泌體作為核酸或藥物遞送載體受到越來(lái)越多關(guān)注。Wu等[20]研究發(fā)現(xiàn)，包裹在MSCs源性外泌體內(nèi)的miRNA可被遞送至培養(yǎng)物中的靶腫瘤細(xì)胞，并能抑制神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖。Ono等[21]報(bào)道，來(lái)自BM-MSCs的外泌體轉(zhuǎn)移miRNA可促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞休眠。Munoz等[22]研究表明，MSCs源性外泌體可將阻斷miR-9的抗miR-9遞送至多形性成膠質(zhì)細(xì)胞瘤細(xì)胞內(nèi)，而抗miR-9參與藥物流出轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白P-糖蛋白表達(dá)，可逆轉(zhuǎn)多藥轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白表達(dá)，并使多形性成膠質(zhì)細(xì)胞瘤對(duì)替莫唑胺敏感，從而促進(jìn)細(xì)胞死亡和半胱天冬酶活性。Lou等[23]研究發(fā)現(xiàn)，包含miR-122的脂肪來(lái)源MSCs源性外泌體(122-Exo)可提高肝癌細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性。此外，瘤內(nèi)注射122-Exo可顯著增強(qiáng)索拉非尼在體內(nèi)的抗腫瘤效果?？傮w上，MSCs源性外泌體是安全有效的藥物遞送載體。干細(xì)胞具有無(wú)限生產(chǎn)能力，用于作為藥物遞送載體的外來(lái)體可重復(fù)生產(chǎn)，能最大限度地滿足腫瘤治療需求。

綜上所述，MSCs源性外泌體在調(diào)節(jié)腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移中具有重要作用，不僅能參與腫瘤微環(huán)境形成，還可通過(guò)調(diào)控腫瘤生長(zhǎng)因子和抗凋亡因子表達(dá)，促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。MSCs具有作為腫瘤抑制因子或啟動(dòng)子的潛力，但其最終作用方式通過(guò)MSCs起源、腫瘤類(lèi)型和細(xì)胞因子表達(dá)確定。MSCs源性外泌體在臨床腫瘤治療中潛力巨大。