外泌體在前列腺癌診斷及治療中的研究進展

馬麗明，宮麗娜，李 艷

1. 天津市靜海區醫院檢驗科（天津 301600）

2. 四川大學華西醫院泌尿外科研究所（成都 610041）

在全部惡性腫瘤疾病中，前列腺癌（prostate cancer，PCa）的占比相對較高，近年受各種因素影響，PCa的發病率呈遞增趨勢，嚴重威脅人們的身體健康及生命安全[1]。在早期的臨床診斷中，主要采用血清前列腺特異性抗原檢測以及直腸指診對PCa患者進行篩查，其病理組織活檢仍是檢測的金標準[2]。但病理組織活檢屬于侵入性操作，患者術后并發癥發生率較高，加之目前前列腺特異性抗原檢測、腫瘤分期等難以對治療方案進行有效指導，因此，臨床中急需一種非侵入性且特異性與靈敏性均較高的生物標志物用以對PCa患者的診斷與治療[3]。外泌體是主要經由細胞自主分泌的一種細胞外囊泡，在腫瘤的發生、轉移、免疫調節及血管生成等方面均有參與，其在PCa診斷治療及預后等方面具有巨大的應用前景[4]。本文主要針對外泌體的生物學特性以及在PCa診療中的作用綜述。

1 外泌體

1.1 外泌體的形成

機體內多種細胞無論是處于正常狀態還是病理狀態，均會分泌直徑在30～100 nm的微小囊泡，即外泌體。其能在激活因子激活或細胞自發條件下產生及釋放，進而以逆出芽的方式形成，再經由胞吐功能釋放到周圍環境中，在分泌細胞周邊分布。在機體的乳汁、尿液、唾液、血液、腹水以及腦脊液中均可檢測到外泌體存在[5]。

1.2 外泌體的組成及功能

外泌體主要包含大量的特異性蛋白、脂質以及核酸等物質。蛋白質是外泌體的主要成分，可分為細胞相對特異性蛋白質與普通蛋白質兩種。前者功能主要包括誘導細胞凋亡、刺激免疫細胞活化以及腫瘤免疫逃逸的有效協調等；后者則主要包括細胞融合與轉運相關蛋白、代謝酶類、細胞溶質蛋白以及信號轉導蛋白等。

近年研究顯示，外泌體包含核酸，統稱為eRNA，主要包含miRNA以及mRNA等。外泌體對細胞外的eRNA有保護作用，同時還可作為有效的載體將其轉運至特定的靶細胞，在細胞功能與腫瘤微環境中進行有效調控，對腫瘤的發生、發展及轉移具有重要的影響[6-7]。來源不同的外泌體其成分也存在一定差異，對有關研究結果進行分析，發現有4 563種蛋白質、1 639種mRNA和764種miRNAs，經由外泌體向細胞外轉運，并在機體的多種生理及病理過程中均有參與[8]。來源于腫瘤的外泌體其RNA含量相對較高，并能夠在腫瘤自身的遺傳信息傳遞過程中發揮其功能。而來源于免疫細胞的外泌體其RNA含量則相對較低，其功能主要在免疫共刺激以及抗原遞呈中得到充分發揮。

1.3 外泌體與腫瘤

外泌體通過攜帶核酸、脂質以及特異性蛋白等參與血管生成、免疫應答以及細胞間通訊等過程，從而進一步影響腫瘤微環境。具體為：①加速血管生成。來源于腫瘤的外泌體能夠對腫瘤微環境中的血管內皮生成因子、纖維母細胞生長因子等物質進行有效作用，從而加速血管生成，并利于腫瘤細胞存活。此外，外泌體中還包含其他的促血管生成物質，能加速腫瘤血管生成。②有效參與機體免疫反應。來源于腫瘤細胞的外泌體的免疫活性對腫瘤免疫應答具有較好的促進功能，但同時外泌體也能夠借助抑制抗腫瘤的免疫應答幫助腫瘤細胞免疫逃逸，因此，屬于一個較為復雜且動態的變化過程。③有效調節細胞間通訊。外泌體主要是借助細胞間通訊轉運癌基因與蛋白質，加速腫瘤的發生及發展，并在腫瘤生長、轉移以及耐藥過程中發揮作用。

2 外泌體與前列腺癌

2.1 外泌體與前列腺癌生長、轉移以及侵襲

腫瘤微環境與PCa的發生發展密切相關，在腫瘤細胞與其微環境中腫瘤外泌體均能發揮其功能，包括參與腫瘤血管生成與機體免疫反應，并能在缺氧的情況下經由不同機制對腫瘤微環境產生調控作用，進而加速腫瘤的生長及轉移[9]。相關報道顯示，與PCa相關的成纖維細胞來源的外泌體（cancer-associated fibroblasts derived exosomes，CDEs）經由PCa細胞攝入后能進行代謝機制的重新編碼，對線粒體氧化磷酸化進行抑制的同時能促使糖酵解與谷氨酰胺依賴性的還原性羧化顯著增加[10]。另外，CDEs能有效攜帶脂質、氨基酸及三羧酸循環的中間產物，使PCa細胞能在缺乏營養的情況下仍能有效生長[11]。此外，研究表明，PCa來源的外泌體能有效抑制對間充質干細胞成脂分化情況，使其向α-平滑肌動蛋白陽性的成肌纖維細胞進行有效分化，加速腫瘤生長及血管生成[12]。腫瘤轉移大多是導致患者死亡的重要原因，欽倫秀等研究顯示，PCa來源的外泌體在轉移病灶中呈高表達，說明外泌體與PCa轉移具有緊密聯系[13]。另外，破骨細胞能攝取來源于PCa的外泌體，并抑制前體細胞增殖，使多核破骨細胞的成熟度明顯降低，進而對破骨細胞與成骨細胞之間量平衡造成破壞，導致骨質量增加并引發成骨性轉移。

2.2 外泌體與前列腺癌的早期診斷

PCa的早期診斷與治療對改善患者預后、提高其遠期生存率具有積極的促進作用。外泌體在腫瘤早期診斷中具有以下優點：①機體內大多數細胞均能產生并分泌外泌體，可對患者的唾液、血液、尿液以及腹水等進行相關外泌體的檢測，有效保證檢測的無創性[14]。②來源于腫瘤的外泌體對腫瘤含有的核酸、相關蛋白等內容物具有較好的保護功能，使其免受外界核酸酶及蛋白酶等的降解，對上述外泌體內容物進行分離，可對腫瘤發生進行較好提示，其敏感性較高[15]。③外泌體膜上具有相對較多的特異性標志物能對細胞來源進行準確反映，提升腫瘤外泌體檢測的特異性。Lin等研究顯示，經尿液提取的miR-19b可有效區分健康者與PCa患者[16]。對PCa患者尿液以及血液中的外泌體進行分析發現，與健康者相比，PCa患者有17種miRNA在表達方面存在較大差異，另外，與經典的PCa抗原3相比，尿液外泌體中的miR-574-3p及miR-107的診斷效率相對較高[17]。核酸和蛋白是外泌體中主要的檢測對象，其中核酸檢測主要包含miR-375、PCa抗原3以及miR-107等，上述指標在PCa患者外泌體內均顯著升高；而蛋白則主要是表面受體與跨膜蛋白，例如XPO1、SFN以及GDF15等，上述指標均可作為蛋白層面PCa分子的有效標志物。采用分辨熒光免疫分析儀對健康者與PCa患者進行外泌體檢測，結果顯示與健康者相比，PCa患者外泌體中的CD63+、CD9+均呈顯著增高趨勢[18-19]。對上述標志物檢測有助于PCa患者的早期診斷，尤其是采取多種標志物聯合檢測的方法，能更加提升診斷的準確性，有助于治療方案的針對性實施。

2.3 外泌體與前列腺癌的治療

外泌體在PCa治療中的作用不容忽視。外泌體是進行蛋白質及遺傳物質運輸的天然納米結構體，在突破生物屏障的同時其免疫原性相對較低，使其具備獨特的生物學優勢可用于藥物裝載[20]。研究表明，受體細胞經由內吞功能可將帶有抗癌藥物的紫杉醇PCa源性外泌體攝入其中，并借助PCa衍生的外泌體進一步增強紫杉醇細胞毒性，且外泌體表面蛋白不會對藥物遞送產生不利影響，進一步說明在靶向治療藥物載體方面外泌體潛力巨大。但是外泌體也會促進細胞活力的顯著增加，因此，若將其應用于臨床還需通過進一步的研究證實[21-22]。此外，在腫瘤免疫治療方面外泌體也具有較為廣闊的應用前景，經由自體免疫細胞分泌的外泌體對腫瘤抗原的提升效果已被證實，并能夠通過與CD4+T以及CD8+T細胞等相互作用而對體內抗腫瘤免疫反應進行觸發[23]。Dall'Era等針對腎細胞癌構建了哺乳動物共表達的一種質粒，同時發現將其摻入外泌體內能夠促使抗腫瘤效果及免疫原性得到顯著加強[24]。由此可見，基于外泌體的腫瘤疫苗有望成為治療腎細胞癌患者的新方法，同時也為PCa患者在免疫方面的治療提供新思路[25]。此外，采用化學療法及電離輻射均能對外泌體表達情況進行有效調節、對外泌體表達差異進行有效分析，可用于對腫瘤患者化療及放療效果的監測[26]。近年有學者提出了放射性外泌體的概念，即采用核醫學及輻射等技術對外泌體分布情況進行研究，有望使PCa患者在治療期間的反應實現可視化，為臨床醫師提供科學、有效的參考依據。

2.4 外泌體與前列腺癌患者的預后

外泌體與PCa的侵襲、轉移等情況密切相關，因此，準確了解PCa外泌體對于腫瘤生物行為的作用，對判定患者治療效果及預后情況均具有重要意義。研究顯示，與非轉移性PCa以及良性前列腺增生患者相比，轉移性PCa患者尿液外泌體中的ITGA3及ITGB1均相對較低，說明上述指標可有效判斷患者的治療效果[27-28]。最新研究顯示，外泌體miR-1246能顯著降低波形蛋白活性，從而有效抑制PCa細胞增殖、侵襲以及轉移情況[29]。同時，與良性前列腺增生患者相比，在具有侵襲性的PCa患者中miR-1246指標顯著降低，因此，可將miR-1246用以對PCa患者預后不良情況的評估[30]。另外，值得注意的是，外泌體在釋放期間腺管的Rab27A、VPS36以及Rab27B等在晚期轉移性PCa患者中均存在低表達情況，而Rab27B以及Rab27A表達的抑制情況使得外泌體產出量顯著降低，上述情況對于標志物的敏感性以及進行微量外泌體分離等均提出了相對較高的要求。

3 結語

外泌體的組成復雜多樣，廣泛分布于人體全身各器官及組織中，對生命活動的發生發展具有重要的作用，尤其是在癌癥發生發展中，其作用已得到多方面證實，但目前有關外泌體與PCa的研究尚處于起步階段。值得注意的是外泌體不具備器官與疾病的特異性，將其作為PCa的腫瘤標志物，仍存在幾個問題尚需解決。首先，迫切需要一種對外泌體進行提純、分離及鑒定的有效方法，在提升外泌體純精度的同時減少繁雜步驟，促進對外泌體研究的推廣。其次，外泌體的來源較為廣泛，在人體的全血、血清、精液以及尿液中均可檢出，但不同體液其外泌體成分及含量也存在明顯差異，使得在標本留取及保存等方面存在較多問題。再次，目前關于外泌體對PCa診斷及預后的研究相對較少，需借助更多臨床研究加以證實。

綜上所述，在PCa中經由PCa細胞分泌的外泌體能夠在細胞間傳遞miRNA及蛋白質等成分，對腫瘤微環境進行有效調節的同時能夠加速PCa細胞的生長以及轉移。通過對外泌體進行研究有效拓寬了對PCa患者的診斷與治療思路，并可將其作為對PCa患者進行病情評估與判定的新型腫瘤生物學標志物，但在目前的臨床研究中，對于標準化、高通量外泌體的分離方法仍處于探索階段，使其在臨床應用中存在限制性。因此，未來應加大外泌體在藥物載體、腫瘤疫苗、免疫治療等方面的研究。