何鑫，任偉宏，桑鋒，鄧博文，李文博，榮昊，劉朝陽

(河南中醫(yī)藥大學(xué)，鄭州450003)

外泌體是直徑為40～150 nm的脂質(zhì)雙層生物活性囊泡，多囊泡內(nèi)體與細(xì)胞膜融合后將腔內(nèi)囊泡釋放到細(xì)胞外，從而形成外泌體并廣泛分布于各類體液中。Tsg101、Alix和四跨膜蛋白(CD63、CD9、CD81)等標(biāo)志分子在外泌體中富集，此外，外泌體還可表達(dá)主要組織相容性復(fù)合體(MHC)Ⅰ類、熱休克蛋白70(HSP70)等分子，介導(dǎo)其參與抗原提呈[1]。外泌體攜帶源自母體細(xì)胞的生物活性分子(蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和核酸)并在不同細(xì)胞間傳遞[2]，這一特性使其成為包括惡性腫瘤在內(nèi)多種疾病發(fā)病機(jī)制相關(guān)研究的熱點(diǎn)。腫瘤微環(huán)境(TME)在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中至關(guān)重要。外泌體參與免疫細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞間復(fù)雜的相互作用。腫瘤源性外泌體(TEX)和免疫細(xì)胞源性外泌體(IEX)通過血液循環(huán)到達(dá)全身各處，調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)功能，表現(xiàn)為增強(qiáng)或抑制免疫活性，從而影響TME的形成。近年來，外泌體功能及其在腫瘤發(fā)展中的作用相關(guān)研究較多，基于外泌體特性的臨床應(yīng)用開發(fā)也取得一定進(jìn)步。現(xiàn)就外泌體對(duì)TME的免疫調(diào)節(jié)作用及在腫瘤診療中的應(yīng)用相關(guān)研究進(jìn)展綜述如下。

1 外泌體的免疫調(diào)節(jié)作用

1.1 TEX的免疫抑制作用

1.1.1 TEX調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞成熟與增殖 有學(xué)者[3]發(fā)現(xiàn)結(jié)腸癌患者血漿外泌體mTGF-β1表達(dá)增加，抑制CD4+T細(xì)胞增殖及IFN-γ和TNF-α的產(chǎn)生，形成有利于結(jié)腸癌進(jìn)展的TME。前列腺癌源性外泌體攜帶前列腺素E2(PGE2)，與樹突細(xì)胞(DC)上的PGE2受體結(jié)合，促使DC表達(dá)高水平的CD73，并促進(jìn)ATP的水解，抑制TNF-α和IL-12產(chǎn)生，阻礙DC成熟和T細(xì)胞活化[4]。與之相反，黑色素瘤細(xì)胞源性外泌體可促進(jìn)DC成熟并刺激T細(xì)胞的增殖[5]。

1.1.2 TEX調(diào)節(jié)靶細(xì)胞基因表達(dá) 黑色素瘤細(xì)胞源性外泌體可改變巨噬細(xì)胞的細(xì)胞因子和趨化因子表達(dá)譜，激活NF-κB通路，影響巨噬細(xì)胞的基因表達(dá)，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞免疫逃逸[5]。膀胱癌細(xì)胞源性外泌體中的lncRNA PTENP1通過競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-17介導(dǎo)PTEN基因的表達(dá)，促進(jìn)膀胱癌進(jìn)展[6]。TEX可誘導(dǎo)靜息態(tài)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)表達(dá)高水平的CD39和腺苷酸，上調(diào)活化態(tài)Treg中免疫抑制基因的表達(dá)并促進(jìn)后者快速翻譯為抑制性蛋白質(zhì)，上調(diào)TGF-β、IL-10、COX-2等免疫抑制性分子的表達(dá)。此外，TEX還能誘導(dǎo)CD4+T細(xì)胞中抑制性基因表達(dá)上調(diào)，CD69表達(dá)缺失和CD4+T細(xì)胞功能下降，將影響CD4+T細(xì)胞活化，導(dǎo)致其免疫活性喪失[7]。

1.1.3 TEX調(diào)節(jié)靶細(xì)胞表型變化 TEX可誘導(dǎo)靶細(xì)胞分子表型向促瘤表型轉(zhuǎn)化，改變靶細(xì)胞功能并促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。黑色素瘤細(xì)胞源性外泌體中miR-155-5p轉(zhuǎn)移到腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞，通過SOCS1/JAK2/STAT3通路誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生促血管生成表型，促進(jìn)腫瘤進(jìn)展[8]。缺氧狀態(tài)下的胰腺癌細(xì)胞源性外泌體富含miR-301a-3p，能通過激活PTEN/PI3Kγ通路誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞的M2極化，促進(jìn)癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移及擴(kuò)散[9]。胃癌源性外泌體通過HMGB1/TLR4/NF-κB通路誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞的N2極化，并展現(xiàn)出促腫瘤轉(zhuǎn)移特性和免疫抑制能力[10]。

1.1.4 TEX促進(jìn)免疫抑制性細(xì)胞的活化與增殖 具有免疫抑制功能的髓源性抑制細(xì)胞(MDSCs)和Treg參與TME的形成與塑造。如膠質(zhì)細(xì)胞瘤源性外泌體(GDE)可抑制MDSCs的分化并促進(jìn)其增殖；此外，GDE攜帶的miR-10a和miR-21通過RORA/IκBα/NF-κB通路和PTEN/PI3K/AKT通路促進(jìn)MDSCs的活化，增強(qiáng)其免疫抑制效應(yīng)，并可能干擾其他免疫細(xì)胞的正常分化，進(jìn)而抑制抗腫瘤免疫[11]。鼻咽癌細(xì)胞源性外泌體促進(jìn)Treg的增殖并增強(qiáng)其免疫抑制能力，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生免疫耐受[12]。

1.1.5 TEX通過程序性死亡配體1(PD-L1)和表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)影響TME Chen等[13]報(bào)道，轉(zhuǎn)移性黑色素瘤細(xì)胞源性外泌體可表達(dá)PD-L1，與PD-1+CD8+T細(xì)胞結(jié)合后能夠抑制CD8+T細(xì)胞活化、增殖與黏附能力，減少IFN-γ、IL-2、TNF的釋放并促進(jìn)腫瘤進(jìn)展，提示TEX通過PD-L1抑制T細(xì)胞功能、抑制腫瘤免疫從而促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展。Gao等[14]發(fā)現(xiàn)TEX攜帶EGFR，高度活化的EGFR能引起MEKK2活化、干擾素調(diào)節(jié)因子3(IRF3) Ser173的磷酸化，破壞IRF3的核定位功能，抑制Ⅰ型干擾素的產(chǎn)生，抑制腫瘤患者的先天免疫，促進(jìn)TME的形成。

1.2 TEX的免疫活化作用 TEX可誘發(fā)宿主抗腫瘤免疫的活化。腫瘤細(xì)胞經(jīng)熱處理產(chǎn)生的外泌體富含HSP70，在IL-6作用下將Treg轉(zhuǎn)化為Th17從而發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)[15]。多柔比星和美法侖聯(lián)合治療多發(fā)性骨髓瘤時(shí)，誘發(fā)機(jī)體產(chǎn)生較多外泌體并攜帶IL-15RA和IL-15，在外源性IL-15存在的情況下，外泌體可促進(jìn)NK細(xì)胞活化、增殖與成熟，增強(qiáng)NK細(xì)胞的免疫監(jiān)視能力[16]。口腔癌細(xì)胞源性外泌體富含NAP1，能通過IRF3途徑促進(jìn)NK細(xì)胞增殖、穿孔素和顆粒酶M釋放增加，同時(shí)促進(jìn)IRF3的表達(dá)及其磷酸化，從而增強(qiáng)NK細(xì)胞的殺傷能力[17]。

1.3 IEX的免疫調(diào)節(jié)效應(yīng) 與TEX相似，IEX既抑制機(jī)體免疫，又能增強(qiáng)抗瘤活性，參與調(diào)節(jié)TME的形成。DC源性外泌體發(fā)揮免疫抑制與激活的雙重調(diào)節(jié)作用，如DC源性外泌體通過PD-L1抑制T細(xì)胞活化[18]，又可通過TNF超家族配體(FasL、TRAIL等)觸發(fā)腫瘤細(xì)胞中Caspase活化、促進(jìn)細(xì)胞凋亡[19]。由IL-4激活的巨噬細(xì)胞源性外泌體將miR-223轉(zhuǎn)運(yùn)到乳腺癌細(xì)胞，通過miR-223/Mef2c/β連環(huán)蛋白通路促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲[20]；而巨噬細(xì)胞源性外泌體能將miR-223轉(zhuǎn)移至肝癌細(xì)胞，降低肝癌細(xì)胞中STMN1的表達(dá)，抑制肝癌細(xì)胞增殖[21]。

2 外泌體在腫瘤診療中的應(yīng)用

2.1 外泌體在腫瘤診斷與預(yù)后評(píng)價(jià)中的應(yīng)用 腫瘤細(xì)胞相對(duì)正常細(xì)胞表達(dá)更高水平的外泌體，其脂質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)能保護(hù)所荷載的物質(zhì)免受外部環(huán)境影響，最終在外泌體中穩(wěn)定保存，故外泌體可作為疾病早期診斷及預(yù)后評(píng)價(jià)的工具。

磷脂酰肌醇蛋白聚糖1(GPC1)參與腫瘤生長(zhǎng)和血管生成。Wang等[22]報(bào)道，嗜鉻細(xì)胞瘤源性外泌體和副神經(jīng)節(jié)瘤源性外泌體中包裹的dsDNA包含腫瘤細(xì)胞97%的染色體遺傳信息，可用于鑒定腫瘤細(xì)胞基因突變，因此可作為嗜鉻細(xì)胞瘤和副神經(jīng)節(jié)瘤細(xì)胞基因突變篩查、臨床診斷和術(shù)前評(píng)估標(biāo)志物。Chen等[13]報(bào)道，TEX表達(dá)PD-L1，抑制機(jī)體免疫，PD-L1表達(dá)量在抗PD-1治療過程中將發(fā)生變化，依據(jù)這種變化可將抗PD-1治療患者分為臨床應(yīng)答者與非應(yīng)答者，為外泌體預(yù)測(cè)抗PD-1治療效果提供了依據(jù)。外泌體lncRNA表達(dá)譜可反映腫瘤的生物學(xué)特征。LINC00161作為lncRNA家族成員，在肝癌患者血漿外泌體中表達(dá)增高，這類患者總體存活率和無進(jìn)展存活率顯著降低，表明外泌體lncRNAs檢測(cè)對(duì)肝癌的診斷和預(yù)后評(píng)價(jià)有一定價(jià)值[23]。有研究認(rèn)為，尿液外泌體lncRNA MALAT1、PCAT-1、SPRY4-IT1三聯(lián)檢測(cè)可作為膀胱癌診斷和預(yù)測(cè)復(fù)發(fā)的指標(biāo)[24]。

2.2 外泌體在腫瘤免疫治療中的應(yīng)用 外泌體作為遞送系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤組織的高效藥物呈遞作用。針對(duì)外泌體內(nèi)容物進(jìn)行靶向治療，有望成為腫瘤治療的新手段。

TEX作為天然載體將CRISPR/Cas9質(zhì)粒傳遞給卵巢癌細(xì)胞并抑制PARP-1的表達(dá)，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞凋亡，增強(qiáng)腫瘤對(duì)順鉑的敏感性，表現(xiàn)出協(xié)同的細(xì)胞毒性，顯示了外泌體用于腫瘤治療的潛力[25]。Wang等[26]通過對(duì)外泌體編輯實(shí)現(xiàn)針對(duì)性的藥物傳遞，外泌體作為藥物傳遞載體，對(duì)腫瘤細(xì)胞靶向能力較強(qiáng)，細(xì)胞攝取效率高，可顯著改善藥物抗癌效果。正常細(xì)胞源性外泌體將PTENP1傳遞給膀胱癌細(xì)胞，通過促進(jìn)細(xì)胞凋亡、降低其侵襲和遷移能力，抑制膀胱癌進(jìn)展[6]。外泌體miR-302b可通過TGF-βRⅡ/ERK途徑抑制肺癌細(xì)胞的增殖和遷移，是肺癌潛在的治療靶點(diǎn)[27]。IEX也在腫瘤治療中發(fā)揮一定作用，如轉(zhuǎn)染miR-21抑制劑的巨噬細(xì)胞源性外泌體轉(zhuǎn)運(yùn)到胃癌細(xì)胞后，通過阻礙PDCD4基因啟動(dòng)從而抑制胃癌進(jìn)展，比傳統(tǒng)方法顯示出更強(qiáng)的抑瘤能力和更小的細(xì)胞毒性[28]。

2.3 外泌體在腫瘤疫苗開發(fā)中的應(yīng)用 外泌體攜帶母體細(xì)胞物質(zhì)的特性使之成為免疫原激活機(jī)體免疫，并作為疫苗在腫瘤免疫治療中得到了驗(yàn)證。研究者用編碼結(jié)核分枝桿菌抗原同時(shí)表達(dá)ESAT-6的質(zhì)粒轉(zhuǎn)染B16黑色素瘤細(xì)胞，收集其分泌的攜帶腫瘤相關(guān)抗原和結(jié)核分枝桿菌抗原的外泌體，發(fā)現(xiàn)其體內(nèi)注射后可顯著抑制B16荷瘤小鼠的腫瘤生長(zhǎng)，而來自未轉(zhuǎn)染的B16細(xì)胞的外泌體對(duì)腫瘤生長(zhǎng)無影響，表明ESAT-6+外泌體可激活機(jī)體免疫，有望作為腫瘤疫苗[29]。攜帶黑色素瘤抗原的DC源性外泌體可誘導(dǎo)抗原特異性CD8+T細(xì)胞活化，并募集T細(xì)胞、NK細(xì)胞和NK-T細(xì)胞到腫瘤部位，使黑色素瘤小鼠腫瘤生長(zhǎng)減緩、存活率提高[30]。通過轉(zhuǎn)染構(gòu)建表達(dá)胃腺癌細(xì)胞BGC-823 RNA的DC，該DC源性外泌體能夠誘發(fā)強(qiáng)烈的抗腫瘤免疫反應(yīng)；M1極化的巨噬細(xì)胞源性外泌體可被淋巴結(jié)中的巨噬細(xì)胞和DC攝取，導(dǎo)致Th1細(xì)胞因子釋放增加并增強(qiáng)細(xì)胞毒性T細(xì)胞反應(yīng)。上述研究表明外泌體作為免疫佐劑可增強(qiáng)抗腫瘤疫苗的活性，抑制腫瘤進(jìn)展[31]。

總之，大量研究揭示了外泌體在介導(dǎo)細(xì)胞間信息交流、腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移中起關(guān)鍵作用。TEX和IEX均可通過免疫抑制與活化效應(yīng)參與調(diào)節(jié)TME，影響疾病進(jìn)展，但由于腫瘤過程的復(fù)雜性，外泌體在不同疾病狀態(tài)下與靶細(xì)胞相互作用的具體機(jī)制仍需進(jìn)一步探究。TEX在基因靶向治療中的潛力及IEX在免疫治療中的應(yīng)用價(jià)值已經(jīng)引起學(xué)界重視。然而，免疫系統(tǒng)清除率高、靶向細(xì)胞特異性不理想及傳遞效率不足可能限制外泌體治療的適用性。此外，外泌體的臨床應(yīng)用也需進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化，并進(jìn)行質(zhì)量控制。盡管存在困難，但隨著外泌體作用機(jī)制相關(guān)研究及外泌體應(yīng)用試驗(yàn)的不斷開展，將為腫瘤診斷提供新的策略和理論依據(jù)，也必將推動(dòng)基于外泌體的腫瘤精準(zhǔn)治療的進(jìn)步。