外泌體在胃癌診療中的研究進(jìn)展

摘要:胃癌是世界范圍內(nèi)最常見的惡性腫瘤之一，具有高度惡性且預(yù)后不良，嚴(yán)重威脅著人們的生命健康和生活質(zhì)量。外泌體是由細(xì)胞主動分泌到細(xì)胞外的具有脂質(zhì)雙分子層結(jié)構(gòu)的納米級小囊泡，直徑約30~150nm,呈杯狀結(jié)構(gòu)，在機體內(nèi)幾乎所有細(xì)胞均可以合成、分泌和釋放。外泌體包含多種物質(zhì)，包括DNA（線粒體和基因組）、蛋白質(zhì)、轉(zhuǎn)座原件和RNA(編碼和非編碼)，能夠參與細(xì)胞間的物質(zhì)交換和信息交流，在消除細(xì)胞內(nèi)碎片和細(xì)胞間信號網(wǎng)絡(luò)中起著關(guān)鍵作用。近年來，許多研究闡明了外泌體在胃癌的啟動，進(jìn)展、血管生成，轉(zhuǎn)移和化療藥物抵抗方面的功能機制。這些分子可以作為腫瘤微環(huán)境中細(xì)胞-細(xì)胞通訊的介質(zhì)，并可能影響免疫療法的功效。由于外泌體廣泛存在于血漿和胃液中，對外泌體的蛋白和核酸進(jìn)行檢測，在胃癌的早期診斷、診療效果、預(yù)后評價中具有重要意義。因此，就外泌體對疾病影響的研究逐漸受到人們的關(guān)注，一些外泌體用于惡性腫瘤的診斷和治療成為趨勢。本文就外泌體在胃癌中臨床意義的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為胃癌的早期診斷和診療提供新思路。

關(guān)鍵詞：胃癌；外泌體；腫瘤標(biāo)志物；診斷；治療；化療耐藥性；

引言

據(jù)2020年全球癌癥數(shù)據(jù)評估，胃癌占全部癌癥發(fā)病率的5.6%，位居全球癌癥發(fā)病率第5位。死亡率占全部癌癥的7.7%，位居全球癌癥死亡率第4位[1]。嚴(yán)重威脅著人們的生命健康和生活質(zhì)量。我國是胃癌大國，據(jù)近年統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，其死亡率占城鄉(xiāng)人口癌癥死因的第二位。盡管近年來在手術(shù)聯(lián)合放化療等治療方法上取得了一定進(jìn)展，但晚期的預(yù)后仍然很差。胃癌患者通常早期缺乏特異癥狀，導(dǎo)致診斷延遲和錯失根治性手術(shù)的機會。通過對分子和細(xì)胞機制的不斷研究，單克隆抗體已被用于治療胃癌，但研究表明它們會誘發(fā)新的并發(fā)癥，目前主要用作晚期胃癌患者的輔助和二線治療。早發(fā)現(xiàn)、早診斷和早治療是改善胃癌生存和預(yù)后的重要原則。早期診斷是早期治療的前提，因此，早期診斷胃癌尤為重要[2]。內(nèi)鏡和病理檢查是胃癌診斷的黃金標(biāo)準(zhǔn)，但此類檢查因手術(shù)給患者帶來疼痛和不

適，并依賴于檢查員的水平等問題使其作為胃癌患者的早期篩查存在困難[3]。此外，盡管臨床上常見的血清腫瘤標(biāo)志物如癌胚抗原（CEA）、CA199和CA724在輔助診斷中起到一定的作用，但其敏感性（SEN）和特異性（SPE）并不理想。這表明尋找具有高敏感性和特異性的新型無創(chuàng)生物標(biāo)志物以篩查早期胃癌的重要性。一系列研究表明，外泌體在胃癌的起始、進(jìn)展和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用，并且廣泛存在于人體的各種體液中，由于其內(nèi)容物不同，外泌體可以提供有關(guān)其細(xì)胞或組織的信息，這些信息可用于疾病的診斷。此外，外泌體可以裝載藥物，將其作為載體為胃癌患者提供新的治療策略已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注。

1外泌體的生物學(xué)起源及特性

1983年，JohnStone等人觀察到綿羊網(wǎng)織紅細(xì)胞轉(zhuǎn)化為成熟紅細(xì)胞的過程，發(fā)現(xiàn)紅細(xì)胞通過一些小囊泡釋放轉(zhuǎn)鐵蛋白代謝物，這些囊泡最初被認(rèn)為是細(xì)胞碎片，但后來被證實是單獨的結(jié)構(gòu)并命名為外泌體[4]。隨著對外泌體的不斷深入研究，證實外泌體的形成主要通過出芽、內(nèi)陷、多泡體形成和分泌4個過程形成。外泌體的生物發(fā)生始于質(zhì)膜向內(nèi)出芽形成早期核內(nèi)體，然后囊泡膜內(nèi)陷并包裹核酸和蛋白質(zhì)在內(nèi)的選定貨物通過ESCRT依賴或ESCRT非依賴性機制產(chǎn)生多泡體（Multivesicularbodies,MVBs）。MVBs參與細(xì)胞內(nèi)吞作用和細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的運輸過程，該過程涉及蛋白質(zhì)的分選，回收，儲存，運輸和釋放。MVBs最終被送到溶酶體進(jìn)行降解或與細(xì)胞膜融合，以外泌體的形式分泌到細(xì)胞外環(huán)境中。最常見的假設(shè)是，通過轉(zhuǎn)運必需內(nèi)體分選（endosomalsortingcomplexrequiredfortransport,ESCRT）驅(qū)動外泌體出芽。此外，通過ESCRT非依賴性機制，如神經(jīng)酰胺和四跨膜區(qū)蛋白依賴性途徑，被證實也可影響外泌體的形成。最近，Kang等人[5]發(fā)現(xiàn)了一種由RAB31標(biāo)記和控制的新型ESCRT非依賴性機制，這提高了我們對外泌體生物發(fā)生的理解。

外泌體是單細(xì)胞膜囊泡，具有脂質(zhì)雙層膜結(jié)構(gòu)，大小約為30-150nm，密度約為1.13-1.21g/ml。外泌體存在于各種生物液體中，如尿液、腦脊液、支氣管灌洗液、腹水、母乳、唾液、血清、和血漿。各種細(xì)胞包括淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、肥大細(xì)胞、脂肪細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞，都可以分泌外泌體。雖然不同細(xì)胞類型的外泌體組成不同，但蛋白質(zhì)、核酸和脂質(zhì)均是它們的主要成分。研究人員已經(jīng)在外泌

體中鑒定出9769個蛋白質(zhì)、3408個mRNA、2838個miRNAs和1116種脂質(zhì)。外泌體蛋白主要是貨物蛋白或膜蛋白，參與抗原呈遞、膜轉(zhuǎn)運和融合、免疫防御等過程。脂質(zhì)是外泌體膜的關(guān)鍵組成部分，參與許多過程并穩(wěn)定外泌體內(nèi)容，使外泌體可以用作生物標(biāo)記物和藥物傳遞載體。外泌體的功能主要取決于其豐富而復(fù)雜的貨物，其中約76%包含蛋白質(zhì)和15%的mRNA;其余組分包括DNA、microRNA（miRNA）、環(huán)狀RNA（circRNA）和長鏈非編碼RNA（lncRNA）[6]。

2外泌體在胃癌發(fā)生發(fā)展的作用機制

腫瘤的發(fā)生發(fā)展與腫瘤微環(huán)境密切相關(guān)。胃癌細(xì)胞及腫瘤微環(huán)境中多種細(xì)胞均可分泌外泌體，外泌體通過多種途徑作用于腫瘤微環(huán)境，從而促進(jìn)或抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展。①調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的生長與增值：腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞（cancer-associatedfibroblasts，CAFs）是腫瘤微環(huán)境中最主要的成分之一，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著必不可少的作用。可通過分泌成纖維細(xì)胞活化蛋白、α-平滑肌肌動蛋白(α-smoothmuscleactin，α-SMA)等為腫瘤細(xì)胞創(chuàng)造適宜的增殖環(huán)境，從而促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移和血管生成。胃癌細(xì)胞源性外泌體可誘導(dǎo)胃黏膜毛細(xì)血管周細(xì)胞的增殖、遷移，并增加周細(xì)胞CAFs相關(guān)標(biāo)記物表達(dá)，進(jìn)而通過介導(dǎo)運輸骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2激活PI3K/Akt、MEK/ERK通路，促進(jìn)周細(xì)胞CAFs轉(zhuǎn)化[7]。②調(diào)節(jié)腫瘤相關(guān)免疫功能:腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor-associatedmacrophages，TAMs)在腫瘤微環(huán)境中主要呈現(xiàn)M2表型，可分泌腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、TGF-β、血管內(nèi)皮生長因子(vascularendothelialgrowthfactor,VEGF)、白介素10(Interleukin10,IL-10)以及多種趨化因子，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移、抑制相關(guān)免疫功能、促進(jìn)血管生成等[8]。此外，胃癌細(xì)胞源性外泌體可激活Hsp72/TLR2通路、進(jìn)而誘導(dǎo)髓系抑制細(xì)胞（Myeloid-derivedsuppressorcells，MDSCs）以增加IL-6的分泌，通過自分泌途徑進(jìn)一步增強其免疫抑制作用[9]。③調(diào)節(jié)腫瘤血管生成：腫瘤源性外泌體可轉(zhuǎn)運多種血管生長相關(guān)因子以調(diào)節(jié)腫瘤血管生成，如VEGF、基質(zhì)金屬蛋白酶(Matrixmetalloproteinase,MMP)以及多種miRNA，亦可通過抑制低氧誘導(dǎo)因子-1(hypoxiainduciblefactor-1,HIF-1)等表達(dá)，促進(jìn)血管生成[10]。另有研究表明，部分腫瘤源性外泌體內(nèi)含血管生成蛋白(angiogenin,ANG)，可參與新生血管形成、腫瘤發(fā)生、發(fā)展以及固有免疫調(diào)節(jié)等過程，同時對VEGF、表皮細(xì)胞

生長因子(Epidermalgrowthfactor,EGF)、堿性成纖維細(xì)胞生長因子(fibroblastgrowthfactor,bFGF)等多種血管生成因子發(fā)揮的效應(yīng)具有允許作用［11］。

3外泌體在胃癌診斷和治療中的價值

3.1外泌體在胃癌診斷和預(yù)后評估中的價值

外泌體的脂質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)保護(hù)其貨物免受降解，同時保持相當(dāng)恒定的含量。外泌體通過液體活檢協(xié)助胃癌診斷存在諸多優(yōu)點，首先，無創(chuàng)性便于操作和患者接受；其次，外泌體具有在血液中穩(wěn)定存在的特性；而且可能實現(xiàn)實時評估，這使外泌體成為理想的潛在生物標(biāo)志物[12]。外泌體RNA在早期前列腺癌檢測已被納入國家綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)（NCCN）指南。事實上，已有諸多研究證明，外泌體在胃癌的早期診斷和預(yù)后評估中具有很強的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。

在一些研究中，蛋白質(zhì)或DNA是外泌體檢測的重點。例如早期胃癌患者和胃癌細(xì)胞系的胃液中BARHL2甲基化水平較高，正常和萎縮性胃炎水平較低。此外，lncRNA和circRNA已成為近年來重要的研究分子。2020年7月，一項包含522例胃癌患者、85例胃癌前病變患者和219例健康人的多階段研究發(fā)表[13]。隨后，發(fā)現(xiàn)lcncRNA-GC1在胃癌細(xì)胞培養(yǎng)基中顯著升高，這在癌前病變和健康人群中得到證實。由于lncRNA-GC1幾乎完全由外泌體分泌，因此即使在長時間暴露于室溫或反復(fù)冷凍和解凍后，lncRNA-GC1的水平在核糖核酸酶處理后仍能保持穩(wěn)定。各種研究表明，這種分子很可能成為理想的無創(chuàng)胃癌診斷生物標(biāo)志物。未來，lncRNA-GC1檢測與胃鏡檢查相結(jié)合，將大幅提高胃癌的早期診斷率。

3.2外泌體與胃癌的治療及化療耐藥性

近年來，胃癌的靶向治療成為胃癌治療的新方向。腫瘤細(xì)胞分泌的外泌體可以通過增強胃癌細(xì)胞的增殖遷移能力、促進(jìn)血管生成和免疫逃逸等多種機制參與胃癌的轉(zhuǎn)移。因此，外泌體成為人們在胃癌治療方面的焦點。

為了對抗腫瘤，需要實現(xiàn)治療性貨物的高效遞送和靶向，并且由于其獨特的理化特性、高生物利用度和低非靶向細(xì)胞毒性，外泌體可用作藥物遞送載體。質(zhì)

子泵抑制劑（protonpumpinhibitors，PPI）是抑制胃酸分泌的常用藥物，其抗腫瘤潛力正在逐漸被發(fā)現(xiàn)。GUAN等人發(fā)現(xiàn)，大劑量PPI可以抑制外泌體的釋放并調(diào)節(jié)HIF-1α-FOXO1軸，從而調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境并改善晚期胃癌患者的預(yù)后。癌細(xì)胞衍生的外泌體可以優(yōu)先與其母體癌細(xì)胞融合[14]。許多外泌體因其組織滲透性、非免疫原性和細(xì)胞向性而被用于抗腫瘤蛋白或miRNA抑制劑的載體[15]。現(xiàn)有幾種動物模型來于研究胃癌對癌癥藥物遞送的效用。因胃癌患者體內(nèi)含有抗miR-214的外泌體可以增強順鉑耐藥性從而增加胃癌小鼠模型中的化學(xué)敏感性并起到抑制腫瘤生長的作用。PAN等人證明，具有深穿透性和優(yōu)質(zhì)保留性能的納米顆粒可用于癌癥靶向光動力治療[16]。（光動力治療是美國國家藥監(jiān)局批準(zhǔn)的腫瘤治療的新技術(shù)，病人首先靜脈注射光敏劑，光敏劑能選擇性地長時間高濃度潴留在胃癌細(xì)胞內(nèi)，然后用632.8nm的常溫氦氖激光去照射，把光纖導(dǎo)入腫瘤部位，只需要照射20min就可以引發(fā)強應(yīng)激反應(yīng)，將腫瘤不可逆轉(zhuǎn)的滅活而不傷及正常細(xì)胞和組織。）

隨著近年來外泌體研究的進(jìn)展，外泌體在克服癌癥多重耐藥性方面也存在廣闊前景。鉑類藥物是用于胃癌的最常見化療藥物之一，順鉑和奧沙利鉑已作為一線治療藥物廣泛用于臨床病人的治療。胃癌細(xì)胞外泌體中的RPS3和PI3K/Akt/cofilin-1信號通路的激活與敏感細(xì)胞之間進(jìn)行通信致使順鉑耐藥性的發(fā)生[17]。張等人[18]發(fā)現(xiàn)ALOX15與胃癌中脂質(zhì)類ROS的產(chǎn)生密切相關(guān)。此外，腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞分泌的外泌體miR-522是ALOX15的潛在抑制劑，阻斷脂質(zhì)基ROS的積累并抑制胃癌細(xì)胞中的鐵凋亡，從而降低對順鉑和紫杉醇等化療藥物的敏感性。此外，據(jù)報道，miR-500a-3p和miR-214也與順鉑的耐藥性相關(guān)，抗miR-214可以逆轉(zhuǎn)胃癌患者對順鉑的耐藥性。在不久的將來，這些分子有望成為改善胃癌患者順鉑耐藥的輔助藥物[19]。

4結(jié)語與展望

近年來，外泌體受到廣泛關(guān)注。本文綜述了我們對外泌體生物學(xué)來源、功能及外泌體在胃癌發(fā)生發(fā)展機制的研究進(jìn)展，整理了近年來外泌體在胃癌診治方面的相關(guān)研究。大量研究表明，腫瘤來源的外泌體可能具有免疫抑制作用和免疫刺激作用，外泌體現(xiàn)已進(jìn)行疫苗開發(fā)[20]。由于其獨特的生物學(xué)特性，外泌體在

不久的將來將成為準(zhǔn)確早期診斷和個性化高效治療腫瘤的重要工具，為克服癌癥提供無限的力量。

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