MSCs源性外泌體在腫瘤發生、發展中作用機制的研究進展

王亞蘋，馬珊珊，周馨魁，張彥婷，劉紅濤，關方霞，2

(1 鄭州大學生命科學學院，鄭州450001；2 鄭州大學第一附屬醫院)

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

1 MSCs源性外泌體的生物學特征和功能

外泌體最初是指網織紅細胞分化過程中分泌的由多囊泡內體與質膜融合形成的囊泡樣結構。隨著研究的不斷深入發現，外泌體是由多種細胞經過“內吞-融合-外排”等一系列調控過程形成的，其形成過程是由轉運必須內吞體分選復合物(ESCRT)驅動的，ESCRT-0至早期核內體的質膜外表面，并通過泛素化結合位點與其特異性物質結合，再通過位于結合位點上游ESCRT-Ⅰ、ESCRT-Ⅱ的作用向內形成出芽小泡，最后在ESCRT-Ⅲ的剪切作用下與核內體膜分離[3]。外泌體通過細胞間的內吞作用進入受體細胞。內吞作用是機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的內吞作用[4]。MSCs源性外泌體的發生、釋放、穿梭和攝取與之類似。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源性外泌體中發現了多種與其生物學功能密切相關的蛋白質，如細胞內源性蛋白、轉膜蛋白、融合蛋白、脂質相關蛋白、跨膜蛋白、熱休克蛋白和磷脂酶以及與外泌體來源相關的細胞特異性蛋白。此外，多種細胞信號蛋白也在外泌體中進行傳遞，如β-catenin、Wnt5、Notch配體等[2]。MSCs源性外泌體特異性表達的CD29、CD73、CD44等也是MSCs膜上特異性表達的蛋白，并且還高表達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生、發展過程中發揮重要作用[6]。而MSCs源性外泌體作為細胞通訊的中樞介質，傳遞功能性的mRNA、miRNA和轉錄因子，介導細胞與細胞間的交流，繼而協同產生相應的生物學效應[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生、發展中的作用機制

2.1 調控腫瘤細胞增殖、遷移和凋亡 Lin等[8]研究發現，MSCs源性外泌體可通過激活Wnt信號通路，促進乳腺癌MCF-7細胞增殖和遷移。Wang等[9]研究發現，MSCs源性外泌體能促進胃癌HGC-27細胞增殖和遷移。但也有研究發現，MSCs源性外泌體能抑制腫瘤細胞增殖和遷移。如Shimbo等[10]通過MSCs衍生的外泌體遞送miR-143能顯著抑制骨肉瘤細胞遷移。Bruno將[11]BM-MSCs來源的外泌體用于肝癌HepG2細胞、卵巢癌SKOV-3細胞，結果發現其可抑制這兩種腫瘤細胞的細胞周期進程，并誘導其凋亡或壞死。Reza等[12]使用人脂肪間充質干細胞(hAMSCs)來源外泌體的培養基培養人卵巢癌細胞，發現hAMSCs源性外泌體通過下調涉及Wnt/β-catenin或AKT4的癌癥存活信號通路抑制肺腫瘤生長；hAMSCs源性外泌體還可通過上調促凋亡信號分子(如Bax、Caspase-9、Caspase-3)以及下調抗凋亡蛋白Bcl-2，誘導凋亡信號傳導；此外，hAMSCs釋放的外泌體還可破壞線粒體完整性，促進氧化應激反應，抑制細胞增殖。MSCs源性外泌體被靶細胞或組織內化后，可調節細胞周期進程、細胞因子以及癌癥相關信號通路，利用MSCs源性外泌體穿梭凋亡信號分子或腫瘤壞死因子，可降低腫瘤細胞活性、阻斷細胞周期，使細胞凋亡增加，繼而發揮抗腫瘤作用。

2.2 調控腫瘤耐藥性 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]研究發現，MSCs源性外泌體在體內外均能明顯誘導胃癌細胞對5-氟尿嘧啶的耐藥性，增強多種耐藥相關蛋白(如MDR、MRP、LRP)表達，從而導致腫瘤的發生、發展。Wang等[14]研究表明，BM-MSCs源性外泌體在多發性骨髓瘤細胞中誘導腫瘤細胞對硼替佐米的耐藥性。外泌體是MSCs誘導化療耐藥的重要介質，抑制外泌體的作用可能有助于提高腫瘤的治療效果。

2.3 調控血管生成 血管生成不僅見于胚胎期，在成熟個體組織損傷修復及某些病理生理過程，尤其在腫瘤生成和轉移過程中具有關鍵性作用。腫瘤組織通常血管內皮生長因子(VEGF)等促血管生成因子過表達[15]。MSCs源性外泌體可通過促進血管生成和作為癌基質細胞促進腫瘤發展。Zhu等[16]研究發現，BM-MSCs源性外泌體可通過激活細胞外信號調節激酶1/2信號通路增強VEGF表達，從而促進小鼠皮下移植瘤生長。Liang等[17]研究證實，人脂肪來源的MSCs源性外泌體可將miR-125a轉移至內皮細胞并促進血管生成。這些研究結果表明，MSCs源性外泌體可通過促進腫瘤血管生成或創建體外干細胞生態位來促進腫瘤生長。MSCs源性外泌體是否支持血管生成目前仍存在爭議。Pakravan等[18]研究發現，MSCs源性外泌體通過調節乳腺癌細胞中mTOR/HIF-1α信號轉導通路，誘導VEGF分泌量降低。此外，由MSCs源性外泌體穿梭的miR-16也能部分下調腫瘤細胞中VEGF表達[19]。但現有的研究還無法完全解釋MSCs源性外泌體對腫瘤微環境的旁分泌作用，其具體機制尚需進一步研究。

3 MSCs源性外泌體在腫瘤治療中的作用

近年來，外泌體作為核酸或藥物遞送載體受到越來越多關注。Wu等[20]研究發現，包裹在MSCs源性外泌體內的miRNA可被遞送至培養物中的靶腫瘤細胞，并能抑制神經膠質瘤細胞增殖。Ono等[21]報道，來自BM-MSCs的外泌體轉移miRNA可促進乳腺癌細胞休眠。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細胞瘤細胞內，而抗miR-9參與藥物流出轉運蛋白P-糖蛋白表達，可逆轉多藥轉運蛋白表達，并使多形性成膠質細胞瘤對替莫唑胺敏感，從而促進細胞死亡和半胱天冬酶活性。Lou等[23]研究發現，包含miR-122的脂肪來源MSCs源性外泌體(122-Exo)可提高肝癌細胞對化療藥物的敏感性。此外，瘤內注射122-Exo可顯著增強索拉非尼在體內的抗腫瘤效果?？傮w上，MSCs源性外泌體是安全有效的藥物遞送載體。干細胞具有無限生產能力，用于作為藥物遞送載體的外來體可重復生產，能最大限度地滿足腫瘤治療需求。

綜上所述，MSCs源性外泌體在調節腫瘤生長和轉移中具有重要作用，不僅能參與腫瘤微環境形成，還可通過調控腫瘤生長因子和抗凋亡因子表達，促進腫瘤生長和轉移。MSCs具有作為腫瘤抑制因子或啟動子的潛力，但其最終作用方式通過MSCs起源、腫瘤類型和細胞因子表達確定。MSCs源性外泌體在臨床腫瘤治療中潛力巨大。