外泌體在肝癌微環境通訊中的作用

江曉蕾，周志遠，蒲春文，鄒偉，2

1.遼寧師范大學 生命科學學院，遼寧 大連 116081；2.遼寧省生物技術與分子藥物研發重點實驗室，遼寧 大連 116081；3.大連醫科大學附屬第六人民醫院 分子生物學標本庫，遼寧 大連 116081

原發性肝細胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）是全球最常見的惡性腫瘤之一，有著極高的發病率和死亡率[1]。我國是肝癌高發國家。Chen 等[2]發表的數據表明，我國肝癌發病率位居所有惡性腫瘤的第四，死亡率居第三，嚴重威脅著人們的健康。由于起病隱匿，肝癌在早期極難被發現。目前，血清甲胎蛋白（AFP）水平和影像學檢查是診斷肝癌最為常用的方法[3]，但存在局限性（如AFP 診斷率約為70%）。近年來，液體活檢[4]技術的發展使腫瘤的早期診斷成為可能，外泌體作為腫瘤微環境的組成成分，是液體活檢的理想材料。腫瘤微環境（tumor microenvironment，TME）是腫瘤細胞存在的環境。除腫瘤細胞外，TME 還包括周圍血管、基質細胞、成纖維細胞、免疫細胞、脂肪細胞、細胞外基質及信號分子等[10]，這些因素間相互作用，形成了復雜且適合腫瘤生長的微環境。外泌體在TME 細胞間通訊中發揮著重要作用。本文旨在對目前外泌體在肝癌微環境通訊中的作用進行簡要綜述，為后續基礎研究與臨床應用提供理論依據。

1 外泌體介導肝癌細胞間通訊

外泌體最初發現于綿羊的網織紅細胞，是起源于胞內多泡體的直徑30～150 nm 的杯狀或餅狀囊泡結構。幾乎所有的細胞都能分泌外泌體，并在所有的體液（如血液、唾液等）中都能檢測到外泌體。最初，外泌體被認為只是細胞向外運送代謝廢物的載體，但后續研究發現其作為細胞間通訊的介質，在眾多生理與病理活動中發揮重要作用。作為腫瘤微環境的組成部分，外泌體與癌癥密切相關。眾多研究表明，外泌體參與肝癌、乳腺癌、前列腺癌和肺癌等多種癌癥的發生發展[6]，并發現其中的生物分子還可以反映腫瘤的部分特征，是實現腫瘤早期診斷的理想材料[7-8]。Xu 等發現肝癌患者血清外泌體中 lncRNAENSG00000258332.1 和 lncRNA-LINC00635 的 高 表達均與淋巴結轉移和總生存期相關，并可作為乙肝后肝癌診斷的新型標志物[29]。Wang 等則表明miR-122、miR-148a 和 miR-1246 的高表達在區分早期肝癌和肝硬化的能力上高于傳統的AFP[30]。外泌體可以被腫瘤細胞內化，釋放所攜帶的生物活性物質，改變受體細胞的生命活動。Chen 等的研究表明[11]，高轉移性肝癌細胞系MHCC97H 分泌的外泌體可以通過激活MAPK/ERK 信號通路，來誘導低轉移性肝癌細胞系（HLE）的上皮間質轉化，提高其轉移能力，這與在黑色素瘤中的研究結論相似[12]。同時，Chen 等還敲低了MHCC97H中的Rab27a（一種外泌體分泌相關蛋白），抑制了其外泌體的分泌，發現Rab27a-KD 細胞的轉移、趨化和侵襲能力均顯著增強[11]。這一結果也驗證了外泌體是通過其中的生物分子來發揮作用的。此外，肝癌外泌體中的非編碼RNA，如miR-93[13]和lncRNA FAL1[14]等，可通過調控靶細胞中的目標蛋白，激活或抑制相應的信號通路，從而增強腫瘤的增殖和侵襲能力。本課題組前期研究也發現miR-21 和miR-144 的聯合診斷可以有效區分肝癌和肝硬化，并發現了這2 種miRNA 在患者血清外泌體中的富集現象，證明了外泌體用于液體活檢的可行性[31]。而且本實驗室最近首次發現新型雌激素受體ER-α36 在轉錄和翻譯水平上均在肝癌外泌體上表達，其中ER-α36 mRNA 的表達特征表現為慢性乙型肝炎患者＞肝癌患者＞正常人（結果未發表），提示我們肝癌外泌體ER-α36 可作為肝癌診斷的潛在標志物。You 等[38]指出，在肝癌細胞中存在ER-α36 和表皮生長因子受體（EGFR）的正向調控環，ER-α36 可通過EGFR/Src/ERK、MAPK/ERK 和 Akt 信 號 通路上 調肝癌細胞中周期蛋白D1 的表達，從而促進細胞增殖。

外泌體也與肝癌細胞的抗藥性有關。高侵襲性肝癌來源的外泌體處理更容易抑制索拉非尼的抗腫瘤作用[15]。另外，肝癌外泌體可以將PTEN 的內源性抑制劑miR-32-5p 從耐藥細胞遞送至敏感細胞，從而誘導后者的多藥耐藥性[16]。外泌體中的 lncRNA ROR[17]和 lncRNA VLDLR[18]也有相似的作用。

2 外泌體調節肝癌組織微血管生成

Yukawa 等在HCC 患者血清外泌體和肝癌細胞系 HepG2 分泌的外泌體（HepG2-exo）中，發現了幾種與血管生成相關的miRNA，進一步研究發現，用HepG2-exo 處理可以改變人臍靜脈內皮細胞（HUVEC）的 miRNA 圖譜，促進其管腔形成[19]。另有研究發現，外泌體能將miR-210-3p 從肝癌細胞遞送至內皮細胞，直接靶向Smad4 和STAT6，增強血管生成能力[20]。且肝癌外泌體中的miR-103可以靶向調節血管內皮細胞中的VE-Cad、p120和ZO-1 等黏附相關因子，破壞內皮細胞黏附連接的完整性，促進HCC 的侵襲和遠端轉移[21]。這也表明微血管不但能為腫瘤細胞提供營養，還為腫瘤的轉移提供了便利途徑。而這些都與外泌體息息相關。

3 外泌體介導肝癌和其他細胞間的通訊

肝癌細胞、脂肪細胞、成纖維細胞、免疫細胞等細胞組成了一個復雜的肝癌微環境，外泌體作為細胞通訊的介質，負責著這些細胞間的信息傳遞。體外實驗發現，用HepG2-exo 處理可以改變脂肪細胞的轉錄組，并激活其NF-κB 信號通路，上調相關炎癥因子的表達。而當用HepG2-exo 處理過的脂肪細胞與肝癌細胞共培養時，可以促進肝癌細胞的增殖和轉移[22]。對于免疫細胞，肝癌外泌體可以將14-3-3ζ蛋白遞送至腫瘤浸潤性T淋巴細胞（TIL），從而抑制其抗腫瘤功能[23]。另有研究表明，腫瘤外泌體可以通過遞送miR-1247-3p 誘導癌相關的成纖維細胞活化[24]；或遞送原癌蛋白和RNA 至肝細胞，增強其運動能力來促進HCC 轉移時的肝實質突出活動[25]，從而促進肝癌的轉移。值得關注的是，非腫瘤細胞來源的外泌體也可以起到抑制腫瘤的作用，如肥大細胞[26]、樹突細胞（DC）[27]和脂肪間充質干細胞（AMSC）[28]等。這也提示未來基于外泌體的干細胞療法和免疫療法治療腫瘤的可能性。

4 結語

自外泌體受到關注以來，學者們針對其進行了大量研究，其中外泌體與腫瘤的關系更是關注的熱點（PubMed 檢索顯示相關文章約占外泌體文章總數的40%）。本文僅整理并闡述了外泌體在肝癌微環境中的通訊中的作用，其作用方式主要包括：①外泌體將相關活性物質（ncRNA、蛋白等）由高增殖性/高侵襲性/高耐藥的腫瘤細胞遞送至低增殖性/低侵襲性/低耐藥的腫瘤細胞或正常細胞，從而促進后者的惡性增殖、轉移和多藥耐藥；②腫瘤外泌體作用于臨近或遠端的非腫瘤細胞（如免疫細胞、血管內皮細胞、脂肪細胞和成纖維細胞等），改變后者的生命活動，再正向或負向調節腫瘤細胞，實現對腫瘤的促進或抑制；③腫瘤患者血清外泌體可以在一定程度上反映原位腫瘤的特征，可作為腫瘤診斷與預后的理想材料。理解并應用這些機制，在未來外泌體的臨床轉化上有著非凡的意義。