外泌體在腎癌診療中的應用*

呂建志 綜述 劉 歡 祝海洲 審校

(濟寧醫學院臨床醫學院，濟寧 272013)

腎細胞癌(renal cell carcinoma,RCC)，簡稱腎癌，是泌尿系統常見的惡性腫瘤之一。全球發病率不斷上升，每年約有40.3萬的新發病例，17.5萬的死亡病例，成人約4%的惡性疾病為腎癌[1]，在每年的泌尿系腫瘤的死亡率中居首位[2]。許多腎癌發展到晚期仍沒有明顯的癥狀，出現經典的3大癥狀(血尿、腹部腫塊、疼痛)的患者僅20%左右。50%的患者在體檢時通過影像學檢查偶然發現，在診斷時約16%的腎癌已經發生轉移,多數患者只能采用姑息性治療，其預后差，5年生存率低于10%[3]。因此，積極尋找腎癌敏感的標志物對早期及微小腎癌的診斷具有重要作用，這也一直是腎癌研究的焦點。外泌體在前列腺癌、膀胱癌、胰腺癌和乳腺癌等的發生、發展、診斷、治療中發揮著重要作用，這為RCC的診斷及治療提供一種全新的思路和解決方法。

1 外泌體概述

外泌體是由細胞自主產生、分泌的一種具有脂質雙層膜結構的杯狀囊泡，平均直徑為40～100nm，是最小的細胞外囊泡[4]。早期溶酶體微粒內陷形成多泡體(multivesicular body,MVB)，一部分多泡體在 Rab蛋白的介導下與質膜(plasmalemma,PM)融合，然后通過胞吐作用轉運至細胞外，被釋放出來的小囊泡即為外泌體。目前已知外泌體可來源于多種細胞，包括造血來源和非造血來源。以前認為外泌體是一種無功能的物質，直到2007年發現外泌體可能會像“信使” 一樣攜帶遺傳物質進行細胞間信息的交換，并在受體細胞內發揮作用，這表明外泌體可以參與細胞間的信息交流。外泌體膜結構有抵抗外源性蛋白酶和RNA酶的作用，使胞內功能蛋白質、mRNA和miRNA更穩定、單純。因此，外泌體可以作為疾病診斷的敏感標志物。

2 外泌體與腎癌

2.1 參與腫瘤微環境構建

在轉移的過程中原發性腫瘤可以釋放一些生物因子到優先轉移的區域，參與轉移性微環境的形成。外泌體表現出一定的器官及組織細胞嗜性的特征，這種傾向性的表現與外泌體表面的整合素表達有關[5]。轉移前生態位建立的誘導過程非常復雜，涉及癌細胞分泌的外泌體與靶器官基質細胞的結合，導致靶細胞的重新編程以及重要信號傳導通路的激活[6-7]，最終靶器官建立起腫瘤轉移前的微環境，為腫瘤的轉移提供前提條件。

2.2 有助于血管生成

癌癥干細胞通過分化內皮細胞促進血管生成[8]。來自腫瘤細胞分泌的外泌體的miRNA，如miR-23a，miR-210，miR-135b，miR-494，miR-1246和miR-9，可轉移到內皮細胞中促進血管內皮生長因子、成纖維細胞生長因子、血管生成素-1等的表達來加快腫瘤組織血管網的重建[9-10]。另外，高表達碳酸酐酶IX(carbonic anhydrase IX,CA IX)的外泌體與腎癌血管重建有關[11]。血管網的建立不僅對腫瘤組織的正常生長至關重要，也對腫瘤的侵襲提供重要的通道。

2.3 有助于免疫逃逸

腎癌細胞分泌的外泌體既能夠誘導T細胞產生免疫反應，也可以通過激活caspase途徑引發活化T淋巴細胞凋亡[12]，減弱自然殺傷細胞的細胞毒性，降低IL-2、IFN-γ、IL-6和IL-10的產生，這有助于腎癌的免疫逃逸并促進腎癌的發展。腫瘤來源的外泌體中包含FasL和PDL-1，可分別激活 Fas/FasL 和 PD-l/PDL-1 通路，通過誘導 CD8+ T 細胞的凋亡，抑制人體免疫系統的作用，最終幫助癌細胞實現免疫逃逸[13]。骨髓來源的抑制性細胞(myeloid-derived suppressor cells,MDSCs)在腫瘤微環境中聚集是免疫逃逸的最重要因素之一，有研究發現Hsp70在腎癌外泌體中含量豐富，它可聚集腫瘤生長因子、促炎細胞因子，通過p-STAT3通路誘導MDSCs的表達從而促進腫瘤生長[14]。

2.4 參與癌細胞侵襲轉移

外泌體通過自身攜帶的物質可以改變靶細胞功能，其中腫瘤來源的外泌體作用于尿路上皮細胞后導致上皮-間質轉化是腫瘤轉移的重要步驟。另外，外泌體釋放的miR-25-3p轉移至血管內皮細胞導致血管通透性增加，促進腫瘤轉移。

3 外泌體在腎癌診斷中的作用

外泌體是細胞主動分泌的一種物質，它內含的各種物質代表分泌部位的一種病理生理狀態，因此外泌體的分離檢測在腎癌的診斷、治療和監測預后等方面有很好的應用前景。

3.1 長鏈非編碼RNA(long non-coding RNAs,lncRNA)

LncRNA是長度大于200個核苷酸，并缺乏蛋白質編碼能力的RNA。惡性腫瘤細胞可表達出特定的lncRNA標記，說明lncRNA可以作為疾病的特異性標志物，這對于癌癥的診斷具有重要意義。外泌體存在的lncRNA尤為豐富，而且外泌體可以保護其中的核酸被酶分解；與miRNA相似，lncRNA在癌細胞生長、增殖、侵襲和轉移的過程中也起到重要作用。尿液外泌體lncRNA NR-040448和 NR-033390差異表達最明顯，其敏感度和特異度均超過70%，這提示lncRNA可作為潛在的腎癌診斷標記[15]。

3.2 微小RNA(micro RNAs,miRNA)

MiRNA是基因轉錄后調節蛋白質翻譯過程中較小的內源性非編碼RNA(18～24個核苷酸)，幾乎參與所有已知腫瘤發生、發展的過程。尿液中的miRNA可來自泌尿系統各組織器官，包括腫瘤組織，正常的尿路上皮組織，腎實質等。尿液miR-126-3p聯合miR-449a檢測可以把健康者與RCC患者區分開來[16]，可以作為高敏感性透明細胞性腎細胞癌(clear cell renal cell carcinoma，ccRCC)患者的標志物。Redova等[17]發現血液中外泌體miR-210、miR-1233、miR-378和miR-451在ccRCC患者中顯著升高。另有研究顯示，miR-210和miR-1233在腎癌患者術后血液外泌體中的表達顯著下降[18]。與健康人相比，miR-183在腎癌患者中的表達增加，miR-183水平與腎癌患者的不良預后呈正相關,在促進腫瘤侵襲和轉移中發揮作用[19]。Song等[20]研究發現miR-30c-5p在ccRCC患者和健康對照個體之間，其表達存在顯著差異，這表明它對ccRCC具有特異性，可作為早期ccRCC的潛在診斷生物標志物。

3.3 蛋白質

Herreros-Villanueva和Bujanda[21]通過分離正常人和腎癌患者的尿液外泌體分別得到261和186種蛋白質，而這兩組蛋白質種類并沒有很多的重復部分，其中基質金屬蛋白酶9、足糖萼蛋白、阻黑體4和CA IX在腎癌患者的尿液外泌體中表達比正常人增高，腎癌患者尿液外泌體檢測到的一組蛋白質，其中有10個可能會成為潛在的腎癌標志物[22]。

4 外泌體在腎癌治療中的作用

4.1 藥物載體

根據外泌體的特點讓其作為藥物載體發揮治療的作用，因其脂質雙層的膜結構可以保護外泌體中的RNA不被RNA 酶降解，而且它的大小和可變形性更容易穿過生物膜，這樣就可以很容易把治療基因精準的遞送到靶細胞。外泌體攜帶的抗腫瘤物質不僅可阻礙膀胱癌的發展，還對正常尿路上皮無明顯損傷，這表明外泌體是治療泌尿系癌癥的理想載體[23]。

4.2 腫瘤疫苗

與傳統疫苗相比，來源于腫瘤細胞分泌的外泌體具有不可比擬的作用，其親和性更高。外泌體可在體內表達免疫抑制分子從而降低其免疫原性。張堯等[24]發現白細胞介素-12錨定的腎癌細胞源性外泌體比正常細胞源性外泌體有更顯著的抗腫瘤效應，在體外實驗中發現這種新型的疫苗有更強的細胞毒性反應，這為外泌體疫苗治療腎癌提供強有力的證據。外泌體裝載并運送的腫瘤抑制基因，可抑制腫瘤細胞生長，這為外泌體介導靶向治療提供了必要條件[25]。

4.3 腫瘤耐藥

腫瘤耐藥是臨床治療腫瘤失敗的主要原因之一。未產生耐藥的腫瘤細胞會接受其他腫瘤細胞分泌的外泌體中的多重耐藥相關蛋白遺傳信息，使其獲得耐藥性。Qu等[26]研究發現腎病耐藥細胞通過外泌體把lncARSR傳遞給其他細胞，使其產生耐藥性；lncARSR通過競爭性結合miR-34/miR-449促進AXL/c-MET表達，而AXL/c-MET又以正反饋的形式促進lncARSR的表達，進一步促進腎癌細胞耐藥。此外，外泌體miR-210能夠介導吉西他濱敏感的腫瘤細胞產生耐藥性[27]。上述研究表明，外泌體可以介導腫瘤細胞產生耐藥性，這不僅可以為腫瘤患者提供新的治療靶點，還可以通過外泌體標志物的檢測，預測患者對抗腫瘤藥物的反應性，可為腎癌個體化治療提供重要參考。

5 小結與展望

腎癌的早期診斷是提高患者生存率的關鍵因素之一，外泌體的發現為這一關鍵因素提供了可能。腎癌患者的血液、尿液、腫瘤組織中均可分離得到外泌體。外泌體分離純化方式有很多種，目前比較公認的分離方法為超速離心法，但比較費時且需要較多的原料，現在仍然沒有一種可靠而且簡便的分離方法能夠應用于臨床。腫瘤源性外泌體中攜帶著大量的物質，包括蛋白質、核酸、脂質等，它們可以改變靶細胞的生物學行為，促進細胞的生長、發育。由于在尿液和血液中提取外泌體具有取材簡便，快捷等優點，腫瘤源性外泌體在腎癌的早期診斷中有著無可比擬的潛力。但是，目前主要研究集中在腎透明細胞癌上，且多數為回顧性研究，若在臨床中推廣應用，必須有更為廣泛地研究與臨床試驗相結合。

利益沖突：所有作者均申明不存在利益沖突。