Ｅｘｏｓｏｍｅｓ及其在腫瘤治療中的作用

苗滋偉　李巖溪

【摘要】Exosomes是多種活細(xì)胞體內(nèi)分泌的小囊泡體, 表面含有大量的與其來(lái)源和功能密切相關(guān)的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)成分。大量研究表明在體內(nèi)外，exosomes能誘發(fā)和增強(qiáng)機(jī)體的免疫反應(yīng)，表現(xiàn)出一定的抗腫瘤能力。近年來(lái)，exosomes的免疫調(diào)節(jié)作用在腫瘤治療中的應(yīng)用受到越來(lái)越多的人的關(guān)注。本文著重從exosomes的生物起源、生物學(xué)特性以及在腫瘤治療中的營(yíng)養(yǎng)方面的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

【關(guān)鍵詞】exosomes；腫瘤治療

Exosomes一詞最早在1981年由Trams等在研究正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞脫落小體的5核苷酸外切酶的活性時(shí)發(fā)現(xiàn)并描述的[1]。幾年后，Johnstone等在研究網(wǎng)織紅細(xì)胞的發(fā)育時(shí)，發(fā)現(xiàn)在網(wǎng)織紅細(xì)胞成熟的過(guò)程中會(huì)分泌出一種囊泡狀物質(zhì)，同時(shí)分離純化了該物質(zhì)，并命名為Exosomes[2]。近些年來(lái)exosomes在腫瘤治療方面的作用越來(lái)越引起人們的關(guān)注，展開(kāi)了許多基礎(chǔ)與臨床研究，成為腫瘤免疫治療的新熱點(diǎn)。本文主要就exosomes的生物學(xué)起源、生物學(xué)特性、生理功能及在腫瘤治療方面的應(yīng)用進(jìn)行闡述。

1 Exosomes的生物學(xué)起源

電鏡研究顯示Exosomes起源于細(xì)胞內(nèi)吞途徑中的多泡體(multivesicular body，MVB)。MVB的膜向內(nèi)出芽，形成一個(gè)膜包圍的結(jié)構(gòu)，其基部逐漸與MVB的膜分離，脫落后就形成了MVB內(nèi)小囊泡，MVB膜胞質(zhì)面成了小囊泡的內(nèi)面，小囊泡里面包裹的主要是細(xì)胞質(zhì)。MVB一般有兩種代謝途徑：第一種是與溶酶體融合，導(dǎo)致其把相關(guān)蛋白質(zhì)和脂質(zhì)靶向到溶酶體中并將其降解；第二種是MVB的泡膜與質(zhì)膜融合，導(dǎo)致其中的小囊泡排到細(xì)胞外環(huán)境中，即為Exosomes[3]

2 exosomes的生物學(xué)特性

電鏡下觀察exosomes均是脂雙分子的扁平或球形小體，直徑約在30-100nm之間。在蔗糖溶液中密度范圍為1.13-1.21g/ml。且攜帶豐富的與其功能和來(lái)源細(xì)胞相關(guān)的膜性分子[4]

Exosomes的組成成份相當(dāng)復(fù)雜，主要是由蛋白質(zhì)和脂質(zhì)組成的。通過(guò)western blot和FACS分析發(fā)現(xiàn)不同類(lèi)型細(xì)胞來(lái)源的蛋白質(zhì)可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)是普通蛋白，在所有的exosomes上都有分布，可能與exosomes的生物發(fā)生和生物學(xué)作用有關(guān)，也許還涉及到一些未知的功能。另一類(lèi)是特異性蛋白質(zhì)，涉及到細(xì)胞的特定功能。其中研究最多的是APC來(lái)源的exosomes。此外exosomes還含有一系列細(xì)胞特異的跨膜蛋白質(zhì)[5]

3 exosomes的生理功能

Exosomes的生理功能取決于它所來(lái)源的細(xì)胞類(lèi)型。一般認(rèn)為exosomes有兩大作用：一是消除細(xì)胞成熟過(guò)程中已經(jīng)退化的蛋白質(zhì)。Exosomes的生成過(guò)程本身就是一條去除網(wǎng)織紅細(xì)胞成熟和分化過(guò)程中產(chǎn)生的一些脂膜蛋白的途徑。在網(wǎng)織紅細(xì)胞成熟的過(guò)程中，由于其細(xì)胞表面的轉(zhuǎn)運(yùn)受體（TfR）可以與exosomes上的HSC70作用，因此在分泌exosomes的過(guò)程中，TfR也從細(xì)胞表面脫離開(kāi)；另一個(gè)作用是可以介導(dǎo)細(xì)胞間的信息交流。Exosomes含有許多蛋白質(zhì)，它們可以作為不同細(xì)胞表面受體的配體，因此可以介導(dǎo)細(xì)胞間的相互作用而不需要細(xì)胞間的直接連接。通過(guò)這些蛋白質(zhì)的作用，exosomes可以結(jié)合到靶細(xì)胞的表面，從而可以在不同細(xì)胞間傳遞信號(hào)，發(fā)揮生物學(xué)功能。如DC來(lái)源的exosomes可以誘導(dǎo)細(xì)胞毒性T細(xì)胞介導(dǎo)的反應(yīng)，從而導(dǎo)致已形成的腫瘤的消退[6]。

4 exosomes在腫瘤治療中的應(yīng)用

1996年，Raposo等首次報(bào)道了B細(xì)胞來(lái)源的exosomes誘導(dǎo)了特殊抗原MHC-Ⅱ限制的T細(xì)胞應(yīng)答[7]。1998年，DC來(lái)源的exosomes被證實(shí)能激發(fā)體內(nèi)外CD8+T細(xì)胞依賴(lài)的抗腫瘤效應(yīng)，引起腫瘤的消退[8]。這些報(bào)道說(shuō)明exosomes具有免疫調(diào)節(jié)作用，能產(chǎn)生有效抗腫瘤效應(yīng)得生物活性分子，在免疫治療中有很大的潛力，引起越來(lái)越多的關(guān)注。

4.1 DC來(lái)源的exosomes（DEX）

由于DEX含有豐富的MHC-Ⅰ、Ⅱ和CD86等重要的免疫分子，因此在體內(nèi)能刺激T細(xì)胞的增殖，產(chǎn)生有效的免疫刺激，在體內(nèi)能引起有效的抗腫瘤免疫應(yīng)答 [9]。Hsu等研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在DC不存在的情況下DEX上的MHC-I直接裝載的肽段比DC存在的情況下間接裝載的肽段數(shù)量要多得多，在弱酸性環(huán)境中，這種差別更加顯著。此外還發(fā)現(xiàn)DEX上的MHC-II也可以直接裝載肽段。因此，DEX具有通過(guò)MHC-I和MHC-II同時(shí)結(jié)合抗原肽的特點(diǎn)，這既可以活化對(duì)抗腫瘤效應(yīng)起重要作用的CD8+ 細(xì)胞毒性T細(xì)胞(CTL)，也可以活化CD4+輔助T細(xì)胞，從而增強(qiáng)免疫應(yīng)答[10]。有研究表明，單獨(dú)的DEX體外只能誘導(dǎo)同源或異源T細(xì)胞增殖，只有當(dāng)DC同時(shí)存在時(shí)，免疫效應(yīng)才能顯著增強(qiáng)[11]。

4.2 腫瘤來(lái)源的exosomes（TEX）

TEX中存在與細(xì)胞靶向型有關(guān)的蛋白（CD9）和腫瘤抗原運(yùn)載系統(tǒng)（HSPs）表明exosomes是一種抗原傳遞系統(tǒng)，能將腫瘤抗原轉(zhuǎn)移到APCs。有研究表明，TEX轉(zhuǎn)移腫瘤抗原給DC，交叉遞呈抗原到MHC-Ⅰ分子上，從而導(dǎo)致CTL的活化，產(chǎn)生有效的保護(hù)性和治療性效應(yīng)，并且這種抗腫瘤效應(yīng)能跨越組織和MHC限制[12]。Wolfers等首次報(bào)道了腫瘤細(xì)胞可以分泌exosomes，而且在形態(tài)和密度上與DEX相似。同時(shí)TEX含有MHC-Ⅰ，LSMP1，HSP70-80以及腫瘤抗原等分子可以刺激MHC-Ⅰ限制的T細(xì)胞的反應(yīng)和抗腫瘤免疫效應(yīng)。然而，TEX誘導(dǎo)的抗腫瘤的免疫效應(yīng)得有效程度沒(méi)有DEX的強(qiáng)[13]。

雖然TEX有抗腫瘤的免疫效應(yīng)，研究還發(fā)現(xiàn)TEX還可以引起免疫抑制效應(yīng)。這種TEX誘導(dǎo)的抑制作用可能是由于抑制NK細(xì)胞的細(xì)胞毒效應(yīng)和CTL的免疫應(yīng)答引起的。Liu等用TEX處理小鼠的研究中發(fā)現(xiàn)在具有免疫活性的小鼠和對(duì)照組中都存在腫瘤的加速生長(zhǎng)[14]。另有研究發(fā)現(xiàn)卵巢癌來(lái)源的TEX抑制T細(xì)胞活化的信號(hào)分子CD3-ζ和JAK3的表達(dá)，從而誘導(dǎo)T細(xì)胞凋亡[15]。 因此，TEX在表達(dá)腫瘤抗原，作為疫苗的同時(shí)，也可能抑制T細(xì)胞的信號(hào)分子，誘導(dǎo)其凋亡，從而促使腫瘤的免疫逃逸。

4.3惡性滲出液來(lái)源的exosomes

研究發(fā)現(xiàn)，不僅腫瘤細(xì)胞體外培養(yǎng)液中有exosomes，從某些腫瘤的惡性滲出液中也能提取出更多的exosomes。而且惡性滲出液來(lái)源的exosomes和DEX、TEX一樣能有效至敏DC和原始毒性T淋巴細(xì)胞。Andre等對(duì)腫瘤患者機(jī)體內(nèi)的惡性滲出液進(jìn)行了研究，結(jié)果表明從這些液體中可以獲得大量的exosomes。它們的直徑在60-90nm之間。這些微粒含有抗原提呈分子、熱休克蛋白、以及腫瘤抗原。惡性滲出液來(lái)源的exosomes同樣能誘導(dǎo)腫瘤特異性T細(xì)胞的反應(yīng)。但是有關(guān)它們的病理生理仍不太清楚。然而B(niǎo)ard等指出惡性滲出液來(lái)源的exosomes可能包含了一些非exosomes蛋白，它會(huì)降低疫苗的抗腫瘤作用，同時(shí)引起具有潛在危險(xiǎn)性的自身免疫反應(yīng)[16]。因此有關(guān)惡性滲出液來(lái)源的exosomes的安全性等問(wèn)題還有待進(jìn)一步研究。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)exosomes的研究發(fā)現(xiàn)，exosomes具有重要的免疫調(diào)節(jié)和抗腫瘤作用，表明利用exosomes對(duì)腫瘤進(jìn)行免疫治療是可行的。而且exosomes這種含有抗原提呈功能和許多與免疫有關(guān)的分子的亞細(xì)胞成分，一旦獲得可以長(zhǎng)時(shí)間保存，而且實(shí)際使用中易于操作和調(diào)控，這為腫瘤治療提供了新的工具。但是目前研究仍處于再起階段，許多問(wèn)題還有待解決，如某些腫瘤exosomes誘導(dǎo)的耐受作用阻礙了腫瘤的免疫治療。因此還需要對(duì)exosomes多方面、多層次的深入研究，將有助于對(duì)各種惡性腫瘤的預(yù)防和治療。

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