微囊泡介导miRNA在肿瘤中的作用及临床应用

于博宇综述 刘鸣审校

微囊泡介导miRNA在肿瘤中的作用及临床应用

于博宇综述 刘鸣审校

微囊泡；miRNA；肿瘤

微囊泡(microvesicles，MVs)是一个小的膜性结构，从细胞膜上脱落而释放的膜性小囊泡。MVs含有脂类、蛋白质、mRNA、microRNA(miRNA)及DNA片段等，这些物质与母细胞膜相似，可能也包括在细胞质中含有的细胞器。无论是循环血液中还是体外培养的细胞中都存在，在组织中、细胞间、器官之间起到一个传递信息的作用，通过其包含的生物分子而达到调控作用。不仅参与多种疾病的发生和发展，还与肿瘤的侵袭、转移都有着密切的关系。miRNA是一个小的无编码的RNA，能够影响mRNA向蛋白的转录。目前已经有大量的研究证明了miRNA在恶性肿瘤中发挥着致瘤性或抑癌基因的作用。本文就MVs介导的miRNA在肿瘤的侵袭转移过程中所发挥的作用和所产生的临床意义进行探讨。

1 MVs的来源及作用方式

1.1 MVs的来源 MVs最早发现于血液系统中，1967年，Wolf[1]报道激活的血小板能够释放“血小板尘埃”，其实质为细胞膜囊泡。研究中发现，不仅血小板，循环血液中的红细胞、中性粒细胞、淋巴细胞、核单核细胞以及血管内皮细胞和部分平滑肌细胞同样能够释放这类物质。这种细胞膜来源的产物之所以被称为“微囊泡”，是因为其膜性结构、圆形外观和近似微小囊泡的性状。不同来源的MVs功能存在差异，主要取决于各自的母细胞。电镜下，MVs均为圆形或椭圆形的异质性小囊泡，其具有完整的包膜，内含有低电子密度物质，分为外泌体(exosomes)和脱落小泡(SVs)，直径分别为30～100 nm和大于200 nm，其分泌方式和所包含物质等方面有较大差异[2]。

1.2 MVs的组成 MVs含有蛋白质和脂质，还含有丰富的遗传物质包括大量的mRNA和miRNA，可见其组成成分之复杂。但是却缺乏细胞中含有的大分子核糖体RNA (18S和28S rRNA)。

1.3 MVs的作用方式 以往的研究认为，MVs只是通过电子显微镜才能观察到一种膜性结构，并无功能[3]。近年来，通过大量的研究发现，MVs不仅仅是一个小分子，其携带的物质在细胞间的信息交流中起到重要的作用。1980年Poste等[4]首先表明MVs可以从细胞转移到另一个细胞，从而介导靶细胞的变化。在高转移B16亚系可以改变低转移B16亚系转移能力的研究中，曾认为靶细胞的修改是通过出胞方式传输胞膜结构而实现的，但研究发现，RNA也可以通过MVs完成细胞到细胞的传递[5]。MVs与靶细胞存在多种作用方式，主要表现为以下几种：(1)通过MVs自身表面的配体与靶细胞的受体结合，激活或抑制靶细胞内的转导通路。(2)将母细胞的蛋白质或mRNA传递到靶细胞[6]。(3)为了将母细胞膜的受体转移到靶细胞中而呈现出靶细胞相关受体的表型。(4)MVs能够作为载体将完整的细胞器或致病转移因子。有研究显示一些细胞器如线粒体及其DNA也能够在细胞之间进行传递，因此认为通过MVs可以介导不同的因子对肿瘤细胞的增殖起到促进或抑制作用。

2 MVs与肿瘤的关系

2.1 MVs与肿瘤环境 肿瘤细胞与正常细胞一样也能分泌MVs，Nedawil等[5]通过电镜拍摄，得到神经胶质瘤细胞的MVs从分泌到脱落的图像，从而这一过程的存在得到了证实，肿瘤分泌的MVs被称之为TMVs。早期的实验发现，MVs分泌量与肿瘤侵袭作用呈相关性，从而推测出TMVs能介导肿瘤的进展；近期的研究中发现，TMVs不但参与调节肿瘤微环境，包括癌细胞和多种基质细胞及多种因子，而且同时也在肿瘤内环境中有重要意义，包括血管生成、细胞外基质降解、免疫逃避、远处转移等方面。

2.2 MVs在肿瘤生存生长和转移中的作用 MVs运载的多种物质为肿瘤进展提供了物质基础，如可溶性蛋白、功能性跨膜蛋白、酪氨酸激酶受体、核酸物质等。Janowska-Wieczorek等[6，7]研究，血小板源的MVs携带血小板源黏附分子在人肺癌细胞中水平转移，导致了强大的转移潜力。 动物实验证明，血小板源MVs在注入肺癌细胞后，能够增加其转移能力。而血小板源的MVs同样可以提高乳腺癌细胞侵袭性。此外，癌症细胞分泌的MVs能够促进内皮细胞的增殖[8，9]和刺激肿瘤自身的生长[10]。多种癌细胞释放的MVs中含有大量细胞外基质金属蛋白酶引物、基质金属蛋白酶(MMP)、组织因子(TF)、血管内皮生长因子(VEGF)、HGF、CD44、β1-integrin 和细胞间黏附分子1(ICAM-1)等，一方面可以通过效应分子的横向转移增加肿瘤细胞恶性的程度，另一方面也可以到达其他部位和准备适合的微环境为恶性细胞的转移做准备[11]。由此可见，MVs在肿瘤中发挥着巨大的作用。

3 MVs与miRNA的关系

2007年，Valadi等[12]最早从人和鼠的肥大细胞MVs中分离得到miRNA，之后，又有较多的研究验证了miRNA可能为功能性物质，并提出MVs介导mRNA和miRNA进行细胞之间的基因交流[12]。这说明MVs可以传递细胞间的核酸，并成为循环中RNA理想的运载工具。目前，通过对大量MVs基因芯片研究发现已有1 600余种mRNA和700余种miRNA被证实存在于MVs中，通过体外的转录，发现其中部分miRNA可在受体细胞中表达，具备生物学功能性[13，14]。另有研究显示，IL-4 活化的巨噬细胞来源的MVs中含有较高水平的miR-233，而miR-233能通过某种信号通路促进乳腺癌细胞的侵袭；乳腺癌细胞中的miR-233水平明显增高；由此可见MVs能介导肿瘤相关miRNA的运输，参与调节乳腺癌的侵袭[15]。Skog等[16]研究发现，脑微血管上皮细胞可摄取恶性胶质瘤细胞分泌的微泡，这种微泡中含有mRNA、miRNA，推测肿瘤细胞是通过miRNA改变普通细胞表型来达到改变细胞功能的目的，在肿瘤的生存和扩增方面都有帮助。Hunter等[17]研究发现，MVs中的miRNA可以参与调节血液细胞的分化、细胞的代谢及细胞的免疫功能。有学者阐释了miRNA出细胞及作为胞间通讯分子的部分机制[18]；我国学者报道血液系统中单核细胞可分泌包裹miRNA的MVs并进入远处受体细胞发挥作用[19]。由此可见，MVs作为miRNA的理想载体，可以保护miRNA不被RNA酶降解，在体液中稳定的存在，并在细胞间的信息交流中起到重要的作用，特别是在肿瘤，将影响肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移。

4 临床应用

4.2 肿瘤标志物 MVs包裹miRNA的发现为肿瘤标志物的研发提供了新思路。MVs大量存在于体液中如尿液、血液、精液等，其不同成分和数量取决于分泌细胞的种类[20，21]，具有潜在生物标志物的作用。因此，越来越多的领域，特别是在癌症方面，都在进行MVs生物标志物的研究。与健康人相比，癌症患者的血清中分泌更多量的MVs，而这些MVs似乎是肿瘤细胞特有的[22]。经过实验查出血清中存在近百种miRNA，这些miRNA在血清小RNA中占主要成分。在非小细胞肺癌和结肠癌患者的血清中，发现肿瘤相关性miRNA明显高于对照组[23]，部分关于miRNA与肿瘤发生和进展关系的研究已较为深入，例如miRNA-221预示着早期肝癌和神经母细胞瘤[24]。同样，有报道证实食管鳞状细胞癌患者血清存在MVs，分离出的miRNA-21能够促进肿瘤细胞增殖，与患者预后密切相关[25]。在Ng等[26]回顾性的研究中发现，结肠癌患者的血清中miRNA-92特异性的增高，诊断特异性70%和敏感性89%。

与肿瘤细胞分泌MVs相关的蛋白质和RNA可以标志着细胞起源和肿瘤状态，因此它们可以用作癌症的诊断和预后。Kosaka等[27]发现特殊的MVs-miR可有助于癌症的诊断和预后评估。Duijvesz等[28]研究发现，在前列腺癌和其他泌尿系疾病中MVs是重要的生物标志物。Micheal等[29]人从患者的唾液中提取大量MVs-miRNA，可以有助于口腔疾病如干燥综合征的诊断，在广泛的疾病中，MVs有着生物标志物的潜能。最近报道显示从血清中分离得到的MVs内含DNA片段，在无创分析患者肿瘤基因型和表型方面提供了方法，值得强调的是DNA结构比RNA稳定，所以更加适合作为肿瘤检测的标志物[30]。

5 展 望

MVs的研究已经有所进展，但其领域仍有大量的挑战。其携带的miRNA是否具有特殊的生物标志性，是否能够对疾病进行无创诊断及预后评估，都需要进一步的探索。对于MVs如何选择性包裹miRNA，通过何种方式铆钉于靶细胞，并改变其表型和功能，通过何种方式促进肿瘤细胞的侵袭和转移，其原理尚未明确，还有待更深入的研究。同样，利用一种特异的源于肿瘤患者血液/血清中的MVs-miRNA，是否可以作为一种呈递肿瘤抗原，增强机体T细胞抗肿瘤免疫的能力，并释放凋亡因子诱导肿瘤细胞凋亡，也是今后所努力的方向，并使其成为抗肿瘤研究的突破点。

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2013-08-06)