外泌体专题之三：外泌体与肿瘤

一个月前，「BEST 2017 拜耳肿瘤高峰论坛」在上海隆重举行，数百位跨越不同肿瘤领域的专家学者齐聚一堂，共同交流癌症靶向治疗的现状与进展。随着逐年增加的癌症诊断患者和越来越年轻的癌症患者的确诊，癌症牵动着世间多少人的心。影响因子144.8的CA-Cancer J Clin杂志发表了2017年美国前10个新增癌症病例及由癌症引起的死亡比例。男性的前列腺癌及女性的乳腺癌及肺癌占癌症发病多达20%—30%，由肺癌引起的死亡率也高达25%。

图1.2017年美国新增癌症病例及由癌症引起的死亡比例[1]

肿瘤微环境及其与肿瘤细胞之间的信息传递直接决定肿瘤的恶性程度。肿瘤的发生、发展、转移及耐药都离不开基质的作用。外泌体是近几年发现的在细胞与细胞间通讯中起关键作用的胞外基质成分。肿瘤递送的外泌体与肿瘤微环境中的基质细胞相互作用，促进肿瘤细胞的转移及耐药机制。

本篇的主要内容旨在向大家介绍肿瘤来源的外泌体（TDEs）在肿瘤中的作用及研究策略

1、外泌体在肿瘤生物学中的作用机制

2、外泌体RNA研究的技术路线

3、外泌体在肿瘤中的应用方向

一、外泌体在肿瘤生物学中的作用机制

前两个专题，小编和大家一起就外泌体的形态结构及来源进行了详细的探讨。大量的研究结果表明，肿瘤来源的外泌体（TDEs）在促进肿瘤转移及诱导肿瘤抗性方面发挥重要的作用。TDEs在肿瘤转移及肿瘤抗性的作用机制如下：

图2. TDEs在肿瘤转移及肿瘤抗性的作用机制[2]

TDEs在肿瘤级联转移中的作用一：上皮细胞间质转化（EMT）

上皮细胞间质转化（EMT）是指上皮细胞失去极性参与基质重塑和转移灶的形成、可提高细胞的转移能力并进入循环系统以此促进肿瘤细胞的转移。TDEs提供自分泌和旁分泌信号激活EMT程序（TGFβ,基质金属蛋白类MMPs,低氧诱导因子HIF1a,IL-6,β-catenin等）。EMT发生的标志为角蛋白丝E-cadherin的缺失、ZO-1的低表达，同时细胞获得间质表型,如Vimentin, N-cadherin等表达升高。而ZO-1被揭示受到miRNA的调控并参与多种肿瘤的转移。EMT的发生预示着肿瘤的恶性进程。

图3.肿瘤转移的原理图：从EMT的形成经过癌前利基血管生成到最后癌症的转移[3]

TDEs在肿瘤级联转移中的作用二：血管生成（Neovascularization）

新生血管为转移肿瘤细胞的增殖提供营养和氧气。TDEs被远侧的组织器官吸收，促进大量肌成纤维细胞的反应激活，进而促进转移器官的血管生成、细胞外基质的重塑和细胞增殖。大量的研究表明，TDEs对调节肿瘤微环境中的血管生成起重要的作用。黑色素瘤细胞分泌含有IL6、VEGF 和 MMP2等物质的外泌体，可通过激活WNT5A信号通路促进肿瘤血管的生成，外泌体miR92a，可与内皮细胞上的整合素α5相互作用，引起血管内皮细胞迁移和原始血管管腔形成。

TDEs在肿瘤级联转移中的作用三：免疫逃避（Tumor immune escape）

肿瘤细胞的有效扩增和转移离不开其逃离天然或治疗介导的免疫监视能力，而TDEs是癌症免疫逃避不可忽视的对象。TDEs对免疫系统有着很强的抑制作用，一方面，TDEs抑制效应细胞和刺激调节T细胞的免疫抑制作用从而抑制天然抗肿瘤免疫反应；另一方面，TDEs也可以通过FasL传递死亡信号，从而引起T细胞凋亡发挥免疫抑制作用。再者，有研究显示，TDEs可以替代肿瘤细胞接受免疫系统的攻击，从而帮助肿瘤细胞实现免疫逃避。Jerome Paggetti的研究显示，表达CD20的外泌体可以截获针对CD20的抗体Rituximab，从而减少抗体与靶细胞的结合（Blood, 2015, 126(9): 1106-1117.）。

图4.TDEs与免疫反应[4]

TDEs在肿瘤抗性中的作用一：多药耐药（Chemoresistance）

多药耐药是由各种机制引起的，一系列的研究表明，TDEs释放增加与药物给药相关。肿瘤细胞的多药耐药主要是由膜蛋白ATP结合盒（ABCs）起作用，将毒性物质排出体外。顺铂治疗后，各种参与细胞运输的基因的表达增加，例如，ATP酶、铜转运ATP酶1（ATP7A）、β多肽（ATP7B）、Cu ++转运、MDR相关蛋白2（MRP2）等。乳腺癌患者对蒽环类化疗的敏感性可能与miR-125b相关（Cancer Res 2007;67(2):818-26）

图5. 外泌体的耐药机制

TDEs在肿瘤抗性中的作用二：放射抗性（Radioresistance）

肿瘤细胞的放射抗性是由缺氧及DNA的有效修复机制获得的。已经证实，不同放射辅助治疗后，外泌体分泌以剂量依赖性方式增加。同时发现，肺癌患者的血清外泌体在放射治疗后表现出miR-208a的表达以剂量依赖性方式增加。在放射治疗后患者血浆外泌体中的研究发现miR-29a-3p和miR-150-5p的水平随放射治疗剂量的增加而降低。

TDEs在肿瘤抗性中的作用三：放射诱导的旁效应（RIBE）

放射辅助治疗不仅对肿瘤细胞有作用，同时也对正常组织细胞有影响。这一现象称之为放射诱导的旁效应。RIBE可造成DNA的损伤、基因组的不稳定、细胞死亡以及正常细胞的微核化。正常细胞的培养基加入放射辅助治疗后的TDEs，可引起正常细胞的RIBE效应。但是外泌体中的哪些成分直接参与RIBE还有待进一步的研究。

二、外泌体RNA研究的技术路线

外泌体内含有的RNA主要包括miRNA、lncRNA及circRNA等。外泌体RNA研究主要技术路线如下：

图6. 外泌体RNA研究主要技术路线

关于ncRNA的功能验证方面，小编找时间给大家做个详细的整理！

三、外泌体在肿瘤中的应用方向

在各种分子靶向药物的助推下，肿瘤治疗正快步迈入一个崭新的时代，外泌体的出现正为分子靶向药物的发展提供诱人的前景。

A、肿瘤诊断：不同器官的外泌体中的RNA可以辨别癌症信息。可以作为肿瘤诊断的分子标记。因其不需要创伤做组织切片并能够快速、及时的检出特点使其成为当前的研究热点

B、靶向疫苗：将外泌体制作成肿瘤疫苗

C、定向药物释放：通过外泌体将化疗药物及其他大分子物质融入细胞进行肿瘤靶向治疗

来源：锐博生物

参考文献：

[1] Siegel R L, Miller KD, et al. cancer statistics, 2017[J]. CA cancer J Clin: 2017,67(1):7-30.

[2] Suchorska W M, Lach M S. The role of exosomes in tumor progression and me tastasis[J]. Oncology reports, 2016, 35(3): 1237-1244.

[3] Syn N, Wang L, Sethi G, et al. Exosome-mediated me tastasis: From epithelial–mesenchymal transition to escape from immunosurveillance[J]. Trends in pharmacological sciences, 2016, 37(7): 606-617.

[4] Liu Y, Yan G, Cao X. The exosomes in tumor immunity[J]. Oncoimmunology, 2015, 4(9):e1027472.

[5] Tomasetti M, Lee W, Santarelli L, Neuzil J. Exosome-derived microRNAs incancer me tabolism: possible implications in cancer diagnostics and therapy. ExpMol Med. 2017 Jan 20;49(1):e285.

来源：锐博生物

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