外泌體在胰腺癌發生發展及診療中作用的研究進展

魏倩，鐵欣

1 天津醫科大學腫瘤醫院，國家腫瘤臨床醫學研究中心，天津市“腫瘤防治”重點實驗室，天津市惡性腫瘤臨床醫學研究中心，天津300060；2 天津醫科大學檢驗醫學院

胰腺癌是一種惡性程度高、5年生存率極低的消化道腫瘤，其發病隱匿且進展迅速，早期確診較罕見。除了細胞的高侵襲性外，大部分胰腺癌患者對放、化療藥物的耐藥性是導致預后不良的主要原因[1]。因此，加強其相關性研究并尋找新的生物標志物和藥物載體對提高胰腺癌的早期診斷和臨床療效至關重要。外泌體是一種包含大量生物特異性信號分子的胞外囊泡結構,目前研究表明，其與腫瘤的血管形成、細胞增殖和免疫功能有密切關系，此為胰腺癌的早期診斷和治療提供了基礎和方向[2]。現就外泌體在胰腺癌發生發展及診療中的作用研究進展綜述如下。

1 外泌體概述

外泌體是一種具有脂質雙分子層膜結構的細胞外囊泡，含有大量功能性分子如核酸、蛋白質，廣泛分布于唾液、血漿和乳汁等體液中。其特征性的雙層結構和高濃度的鞘脂和膽固醇等脂質組成，不僅增強了外泌體在細胞外環境中的穩定性，亦是構成外泌體胞吞-胞吐轉運的結構基礎。不同細胞分泌的外泌體包含的生物信息不同，通過分析其內含物可判斷其來源，獲得腫瘤細胞的基本信息[3]。外泌體攜帶生物信息通過受體介導的各種方式被受體細胞內源化，進而參與機體的免疫應答、新生血管形成、細胞分化、腫瘤侵襲等多種生理和病理過程，是一種重要的細胞間交流工具[4]。

2 外泌體在胰腺癌發生發展中的作用

2.1 影響胰腺癌細胞的增殖 外泌體對胰腺癌細胞增殖的調節作用因其來源而異。體外研究表明，對胰腺導管腺癌來說,吉西他濱處理過的癌相關成纖維細胞(CAFs)釋放的外泌體會大幅度增加，從而導致PC細胞的增殖。這是由于其所含的Snail(SNAI1)及其靶點miR-146a在受體細胞中水平升高的緣故。同時被吉西他濱處理的CAFs大量釋放含有促耐藥因子的外泌體給上皮細胞受體，增加腫瘤細胞耐藥性[5]。胰腺星狀細胞(PSCs)活化后釋放的外泌體中含有大量的miR-21，可促進腫瘤細胞轉化和間質增生，增強PC腫瘤細胞的增殖能力[6]。研究證實，來自胰腺癌細胞系(SOJ-6)上清液的外泌體會通過對激活磷酸酶、張力素同源物(PTEN)和糖原合成酶激酶3β(GSK-3β)的作用降低細胞增殖能力，從而引發線粒體依賴的凋亡途徑[7]。上述體外研究表明，不同來源的外泌體對PC細胞增殖有不同的影響，還需要進一步研究闡明。

2.2 促進胰腺癌細胞的轉移侵襲 外泌體影響細胞間信息交流,可以調節預轉移靶位點周圍的微環境，促進腫瘤細胞的轉移和存活。胰腺星狀細胞(PSCs)活化后會釋放富含miR-451a的外泌體,可以促進胰腺癌細胞的遷移能力，這種遷移會被外泌體抑制劑GW4869所抑制[8]。有研究者利用小鼠胰腺癌轉移肝臟實驗證明，來源于胰腺癌的外泌體中的巨噬細胞轉移抑制因子(MIF)與庫普弗細胞融合激活纖維化途徑，創造了有利于腫瘤細胞生長的促炎環境，可以促進胰腺腫瘤的肝轉移[9]。此外，外泌體形成轉移前生態位需要一種癌癥起始細胞(CIC)的標記物CD44v6的幫助，這種標記物可在體內提供可溶性基質，從而提高外泌體的遷移和侵襲能力[10]。研究顯示,胰腺癌中高表達CD44v6的外泌體與肺的早期轉移相關[11]。與此同時，研究證實富含CD151-/tetraspanin 8的外泌體促進上皮間質轉化(EMT)，促使非轉移性PC細胞的表型分化[12]。綜上所述，來源于腫瘤細胞或腫瘤微環境其他細胞成分的外泌體在不同分子的協助下，對胰腺癌的侵襲和轉移起積極作用。

2.3 抑制免疫反應導致胰腺癌細胞的免疫逃逸 胰腺腫瘤微環境具有免疫抑制作用，這是由于抑制細胞因子和免疫調節細胞如髓源性抑制細胞(MDSCs)的募集，這種募集可通過TGF-β細胞、腫瘤相關巨噬細胞(TAMs)來作用影響[13]。一方面，來源于胰腺癌細胞或免疫細胞的外泌體誘導免疫消除。另一方面，一些由免疫細胞捕獲的胰腺癌衍生的外泌體繞過了免疫應答。

有實驗表明，胰腺癌外泌體降低NK細胞的激活水平，是由于其表面受體NKG2D和CD69的下調，這種下調會被腫瘤外泌體抑制劑所抑制[14]。外泌體通過降低單核細胞中人類白細胞相關抗原D(HLA-DR)的表達來抑制免疫系統[15]。此外，miR-203和miR-212-3p亦通過降低樹突細胞(DCs)中toll樣受體4(TLR4)和調節因子X相關蛋白(RFXAP)的表達而參與胰腺癌衍生的外泌體引起的免疫耐受[16]。

3 外泌體在胰腺癌診斷中的作用

由于胰腺癌早期具有發病隱匿、進展快的特點，多數患者在初次檢查時就已是轉移性或局部晚期。目前，臨床上應用最廣泛的血清腫瘤標志物是CA19-9。然而，由于其敏感性和特異性均相對較低，并不適用于胰腺癌篩查，其主要用于監測進展和治療反應。到目前為止，研究發現，外泌體可作為胰腺癌新的標志物發揮優勢，是因為其含有原始細胞的特定分子，并且在各種生物液體中顯示出穩定性和豐富性，這可能是導致其診斷的更高靈敏度和特異性的原因。外泌體的組成包括多數癌細胞相關的標志物，包括蛋白質、mRNAs、miRNAs和DNA。蛋白質和miRNAs是目前研究的熱點。

研究證實，胰腺癌患者血清外泌體中miR-17-5p和miR-21的含量要高于正常對照，其中miR-17-5p的表達與胰腺癌轉移和分期相關，提示miR-17-5p是不可切除胰腺癌的潛在生物標志物[17]。在miR-550和miR-10b研究中亦有類似的結果，研究顯示，它們在胰腺癌患者血漿和胰腺癌細胞系的條件培養基中分離的外泌體中水平升高，這表明它們可作為PC診斷的早期生物標志物[18，19]。

除miRNAs外，外泌體蛋白在診斷中亦發揮重要作用。細胞表面蛋白—多糖磷脂酰肌醇聚糖-1(GPC1)在腫瘤細胞來源的外泌體中高表達。與對照組相比，胰腺癌患者(包括原位癌，Ⅰ～Ⅳ期)的GPC1陽性循環外泌體顯著升高，表明其可能作為胰腺癌分期的生物標志物，并有助于胰腺癌與良性胰腺疾病和健康人的區分，而血清中CA19-9的水平不能區分胰腺癌和胰腺良性疾病[20]。此外，GPC1陽性循環外泌體水平反映了腫瘤負擔和遠處轉移，其數量的減少與患者生存率的提高有關[21]。行腫瘤切除術后的胰腺癌患者體內GPC1陽性循環外泌體含量顯著下降。此外，在胰腺癌小鼠肝轉移模型血漿外泌體中的MIF蛋白的高表達，提示MIF可能作為早期診斷和預測肝轉移的生物標志物[9]。細胞骨架相關蛋白4(CKAP4)定位于脂膜，隨胰腺癌細胞的外泌體一起釋放，分泌性蛋白DKK1和CKAP4在胰腺導管腺癌(PDAC)中同時表達與患者預后不良相關，CKAP4可能代表胰腺癌治療的生物標志物和分子靶標[22]。

在外泌體作為生物標志物應用于臨床之前，還存在部分有待克服的障礙，如分離時間過長，腫瘤細胞源外泌體與正常細胞源外泌體分離的特異性標志物缺乏，以及對大量臨床樣本缺乏敏感系統。其具體作用和機制仍需進一步研究。

4 外泌體在胰腺癌治療中的作用

越來越多的研究證實，外泌體與腫瘤耐藥密切相關。當與吉西他濱孵育時，PC細胞上調miR-155的表達并通過外泌體轉移到其他PC細胞。miR-155通過抗凋亡途徑和抑制關鍵的吉西他濱代謝酶(dCK)參與胰腺癌細胞間的耐藥。而miR-155的過度表達會上調外泌體的合成和分泌，從而形成了一個調節吉西他濱抗性的陽性環[23]。在腫瘤微環境中，miR-21亦可通過外泌體的傳遞進入癌細胞，通過激活磷酸肌醇3激酶(PI3K)/Akt信號通路或結合凋亡肽酶激活因子1(APAF1)誘導化療耐藥[24]。另外,外泌體攜帶的某些蛋白亦可引起腫瘤的化療耐藥。外泌體通過提高超氧化物歧化酶2(SOD2)和CAT(活性氧解毒酶)的表達從而賦予PC細胞抗藥性[25]。綜上所述，PC細胞或其他細胞類型的外泌體通過調節RNA、蛋白質、相關基因和信號途徑產生抗藥性。

依據外泌體在腫瘤發展的行為和其本身的特性，可作為各種治療和診斷應用的新型工具，如抗腫瘤治療、病原體疫苗接種、免疫調節和再生療法以及藥物輸送等 ，能成為胰腺癌的重要治療靶點。外泌體攜帶多種生物物質，并能被受體細胞所接受，這表明它們可能是一種理想的藥物傳遞工具。與合成的納米藥物傳遞系統不同，外泌體具有跨膜或膜錨定蛋白以增強內吞的作用，進而促進其攜帶的分子信息傳遞[26]。有研究證明，載入紫杉醇的間充質基質細胞分泌的外泌體顯著抑制CFPAC-1胰腺細胞系的增殖[27]。除常用的化療藥物外，外泌體還可將RNA和蛋白質轉運到受體細胞中。根據最新研究證實，KRASG12D的外泌體(PC中的一種常見突變)可傳遞siRNA抑制小鼠模型中的癌癥，顯著提高了總生存率[28]。類似地，攜帶survivin T34A突變體(survivin阻滯劑)的外泌體傳遞到MIAPaCa-2細胞系增加了PC細胞對吉西他濱的敏感性[29]。

如上所述，外泌體在PC化療耐藥中起關鍵作用。因此，阻斷特定細胞類型或腫瘤細胞分泌外泌體的策略可能是PC的一種潛在治療方法。暴露于吉西他濱的CAFs轉移的PC細胞的抗藥性會被外泌體釋放抑制劑GW4869消除，顯著降低PC細胞的存活率[5]。miR-155誘導的吉西他濱耐藥性在siRAB27B轉染PC細胞后通過減少外泌體數量而得到改善[23]。除抑制外泌體分泌外，抑制外泌體攝取是PC治療的另一策略。REG3β是一種由正常胰腺組織釋放并與外泌體表面結合的凝集素，它在體內外可以阻止腫瘤細胞對外泌體的攝取，并抑制癌細胞的遷移和代謝變化。上述研究表明，外泌體可能是PC治療的潛在靶點。

綜上所述，外泌體在細胞信息交換的傳遞中發揮關鍵作用，在調節PC進展、化療耐藥、診斷和治療等方面具有多種作用。其作用機制有待進一步探討。外泌體作為潛在的標志物有很多優勢，它便于無創獲取，存在于各種體液；分子小，可通過血腦屏障，雙層膜結構保護其內部信息的完整；若作為藥物載體亦可保護藥物到達靶細胞前不被分解等。外泌體相關的生物標志物在診斷PC和判斷患者預后方面有廣闊的應用前景。