外泌体lncRNA在肿瘤中的研究进展

陈竹 周先果 余红平

外泌体（exosome）是机体内大多数细胞分泌的一种具有脂质双层膜、直径为30～100 nm的膜性囊泡［1］。其广泛分布于各种体液中，可携带和传递蛋白质、核酸（mRNA、miRNA、lncRNA、DNA 等）和脂质等重要物质。外泌体所包含的这些生物活性成分取决于供体细胞所处的状态，在不同的生理或病理条件下，外泌体中的成分也随之发生变化［2-3］。大量研究表明，外泌体长链非编码RNA（lncRNA）介导肿瘤细胞间信息交流，在肿瘤诊断和治疗中显示出潜在的应用价值。外泌体lncRNA是近年来新兴的研究领域，本文就其在肿瘤发生发展、诊断、治疗及预后中的研究进展进行综述。

1 外泌体lncRNA的生物学特性

lncRNA为长度大于200 nt的一类RNA分子，虽不参与蛋白质的表达，但能在转录、转录后及表观遗传水平上调控基因的表达［4］。研究表明，外泌体lncRNA可以稳定地存在于血清、血浆和其他体液中，且不受内源性RNA酶影响［5-6］。作为人体内一类重要的信号分子，外泌体 lncRNA 的生物学功能备受关注［7］。Wang等［8］研究报道，肺癌细胞分泌的外泌体lncRNA可影响间充质干细胞（MSC）内lncRNA和mRNA的表达水平，导致MSC向成骨、成脂方向分化障碍。一项体外研究［9］发现，凋亡神经元细胞分泌的外泌体lncRNA HN12通过上调正常同源细胞株内核受体共刺激因子（PPARGC1A）的表达，促进线粒体合成腺苷三磷酸（ATP）和细胞色素C，进而抑制细胞凋亡。Li等［10］研究发现，与正常肝细胞系HL-7702相比，肝细胞癌（HCC）细胞系分泌的外泌体富含lncRNA TUC339，并被巨噬细胞摄取；进一步研究发现敲除lncRNA TUC339的表达可导致巨噬细胞内促炎因子IL-1β、TNF-α合成增加，进而增强巨噬细胞的吞噬作用。

以上研究表明，lncRNA以外泌体为载体，被靶向运送至受体细胞，并作为内源性lncRNA发挥其生物学作用，不仅参与细胞间信号传导，还特异性地引起受体细胞内蛋白质、基因表达等改变，这种由外泌体介导的lncRNA通讯在细胞间的生物信息传递中有非常广泛的作用。lncRNA的外泌体转移途径有助于细胞内信息的远距离输送，区别于通过细胞间接触或依靠细胞因子等进行信号传递的方式。

2 外泌体lncRNA在肿瘤中的作用

2.1 外泌体lncRNA参与肿瘤发生、侵袭和转移的调控

肿瘤微环境是影响肿瘤生长与转移的关键因素，肿瘤细胞可以通过分泌外泌体，将其特定的lncRNA传递给靶细胞，从而影响靶细胞的表型并使其出现肿瘤特性，进而形成肿瘤微环境［11］。高表达lncRNA TUC339的HCC细胞株可分泌外泌体lncRNA TUC339，影响正常表达lncRNA TUC339的同源细胞系内基因的表达并调节其生长和黏附能力［12］。膀胱癌细胞源性外泌体lncRNAUCA1被同源细胞系摄取，导致受体细胞中E-cadherin表达增高，Vimentin和MMP9表达降低并向上皮间充质转变，促进肿瘤细胞生长、侵袭和转移［13］。有研究［14］报道缺氧诱导HCC细胞合成大量的linc-RoR，促进缺氧诱导因子1α（HIF-1α）和丙酮酸脱氢酶激酶同工酶1（PDK1）的表达，从而提高HCC细胞对缺氧的耐受力及存活率；而受应激的HCC细胞可通过外泌体传递机制向局部肝微环境中的其他细胞发出信号，以促进缺氧胁迫期间细胞的存活。此外，Wang等［15］研究发现，由前列腺癌细胞分泌的lncRNA MYU通过外泌体运输到周围细胞中，发挥miR-184的海绵作用而上调c-myc通路表达，进而促进靶细胞的增殖和迁移能力。也有研究［16］报道非肿瘤细胞分泌的外泌体lncRNA PTENP1可传递给膀胱癌细胞，进一步研究发现外泌体PTENP1通过竞争性结合miR-17并促进PTEN的表达，可抑制癌细胞侵袭和转移并促进其凋亡。以上研究表明，肿瘤细胞通过分泌外泌体lncRNA调控肿瘤微环境，以利于自身的生长和侵袭，在肿瘤的恶性转化过程中发挥重要作用。肿瘤细胞和非肿瘤细胞在微环境中的动态交互与肿瘤的发生、侵袭和转移亦息息相关，这为了解肿瘤发生发展的相关机制提供了新视角。

2.2 外泌体lncRNA促进肿瘤血管生成

现已发现由不同类型细胞分泌的外泌体lncRNA是血管生成过程中的重要介质，这些lncRNA可以通过增加血管生成细胞的膜分子和可溶性因子表达促进肿瘤血管生成［17-19］。Conigliaro等［17］研究发现，人 HCC 细胞系CD90+分泌的外泌体中富含生物活性的lncRNA H19，且能被人脐静脉内皮细胞（HUVEC）摄取，可导致HUVEC中血管生长因子（VEGF）表达增加，进而促进血管生成。另一项研究［18］报道，与周围正常组织相比，lncRNA POU3F3在神经胶质瘤组织中过表达。为证明此lncRNA的功能，该研究从A172神经胶质瘤细胞系中分离出高表达水平的外泌体POU3F3，与人脑微血管内皮细胞（HBMEC）共培养，结果发现HBMEC摄入含有高表达水平POU3F3的外泌体可促进体外增殖、迁移，以及管腔形成和体内血管生成增加，证实了POU3F3在HBMEC中具有血管生成功能。同一研究小组［19］发现linc-CCAT2在神经胶质瘤组织中过表达且起促进神经胶质瘤进展的作用。而U87-MG神经胶质瘤细胞分泌含有linc-CCAT2的外泌体处理内皮细胞后，可以增加膜分子和蛋白的合成，从而促进内皮细胞血管生成能力。以上研究表明，外泌体lncRNA介导的肿瘤组织内血管生成效应，为肿瘤组织的生长提供了必要的氧气和养分，促进了肿瘤的恶性进展。

2.3 外泌体lncRNA介导肿瘤耐药

药物治疗是癌症治疗的重要手段，近年来虽然已经取得一些可观的成效，但是肿瘤患者在化疗过程中产生耐药性而导致临床化疗效果欠佳和肿瘤高复发率依然是影响治疗效果的棘手问题。肿瘤细胞通过分泌含有耐药性lncRNA的外泌体，诱导细胞产生对化疗药物的抗性［20］。Yang等［21］研究发现，与西妥昔单抗治疗敏感的细胞相比，对西妥昔单抗耐药的结直肠癌细胞及其外泌体中均含有较高水平的lncRNA UCA1，并且西妥昔单抗耐药表型可通过含有UCA1的外泌体进行传递。Qu等［22］在舒尼替尼耐药的肾细胞癌（RCC）细胞中检测到lncARSR高表达，非耐药的RCC细胞与耐药RCC细胞的外泌体共同孵育导致lncARSR在细胞内表达水平升高；进一步研究发现lncARSR通过竞争性地结合miR-34/miR-449，从而促进RCC细胞中的AXL和c-MET表达，最终导致舒尼替尼耐药。此外，具有生物活性lncARSR可以通过外泌体传递舒尼替尼的耐药性。Kang等［23］发现lncRNA PART1与人食管鳞状细胞癌（ESCC）细胞对吉非替尼耐药相关，外泌体介导了PART1在细胞间传播。此外，当ESCC细胞系直接暴露于不同浓度的吉非替尼，lncRNA PART1在细胞内表达显著；在ESCC细胞中敲除lncRNAPART1基因，则导致早期细胞凋亡以及细胞对药物毒性敏感。由此可见，肿瘤细胞分泌的外泌体lncRNA可引起组织耐药从而导致治疗效果丧失。

3 外泌体lncRNA的临床意义

3.1 外泌体lncRNA是一种新型的肿瘤诊断标志物

外泌体中lncRNA的含量能反映个体的生理病理状态，并且能在生物体液中检测出来，因此近年来肿瘤源性外泌体lncRNA引起了医学研究人员的极大兴趣，对其作为肿瘤标志物进行了广泛的研究。Lin等［24］报道胃癌早期（Ⅰ、Ⅱ期）患者血浆外泌体lncUEGC1表达显著升高，在区分Ⅰ期与Ⅱ期胃癌中，通过绘制受试者工作特征曲线下面积（AUC）评估诊断的准确性，结果发现lncUEGC1优于CEA，有望成为胃癌诊断标志物。Wang等［25］研究发现，与健康受试者相比，前列腺癌患者血浆外泌体中两种lncRNA（SAP30L-AS和SChLAP1）表达显著不同，它们分别与PSA联合检测对前列腺癌具有较好的诊断价值；此外，当PSA阴性时，外泌体SChLAP1表达水平仍较高，AUC为0.989，提示其单独应用于前列腺癌诊断的准确性依然良好。在膀胱癌患者尿中外泌体3-lncRNA panel（MALAT1、PCAT-1 和 SPRY4-IT1）的AUC为0.813，对比尿细胞学检查的AUC值0.619，提示尿液中外泌体lncRNA同样具有较好的临床诊断价值［26］。另有研究报道，CRC患者接受放疗后血清中外泌体lncRNA CRNDE-p的水平显著低于放疗前，CRNDE-p高表达水平与较高的肿瘤临床分期（Ⅲ/Ⅳ期）、肿瘤晚期（T3/T4期）和肿瘤淋巴结远处转移相关［27］。在结直肠癌［28］、肝细胞癌［29］和宫颈癌［30］等肿瘤的研究中都证实了外泌体lncRNA具有诊断价值。由此可见，外泌体lncRNA具有高灵敏度、稳定性的优势特点，有作为肿瘤诊断标志物的巨大潜能，但由于研究样本量少，缺乏普适性等问题，其临床应用仍有待进一步研究。

3.2 外泌体lncRNA作为肿瘤患者的潜在预后标志物

预测肿瘤患者的预后对制定治疗策略和临床疗效有重要影响，而开发更为优良的肿瘤预后标志物对提高患者临床管理具有重大意义。Liu等［31］研究报道，与健康受试者相比，lncRNA CRNDE-h在CRC患者血清外泌体中的表达增加，并且与患者的不良预后显著相关。Xu等［32］报道了血清外泌体中两种lncRNA（ENSG00000258332.1、LINC00635）的表达水平与HCC患者总生存期显著相关。Lee等［33］分析79例HCC患者血清中外泌体lncRNAATB的表达量与其临床特征的关系，结果显示lncRNAATB表达水平与患者的肿瘤恶性程度以及门静脉血栓形成相关，并且可以作为HCC患者总生存期的独立预测因素。以上研究结果为外泌体lncRNA作为肿瘤患者的潜在预后预测标志物提供了有力证据。

3.3 外泌体lncRNA作为肿瘤未来治疗的潜在靶点

肿瘤源性外泌体lncRNA可以被靶细胞摄入，使受体细胞产生耐药表型。目前多采用质粒作为小干扰RNA（siRNA）的载体，通过人工敲除lncRNA表达研究肿瘤细胞的耐药性。为了降低靶细胞中lncRNA的表达水平，阻断由外泌体lncRNA介导的细胞间通讯可成为一种新的治疗策略［20，22-23］，而了解 lncRNA 被加载到外泌体中的机制，可推动这种新型治疗策略的发展。然而，目前关于阻断外泌体lncRNA与临床治疗效果的研究匮乏，需要进行大量的科学探索。

4 展望

外泌体作为具有生物学功能的膜性囊泡，是细胞间通讯的重要介质。外泌体lncRNA不仅参与调控肿瘤细胞发生、侵袭、转移及血管新生等多种病理生理过程，还参与介导肿瘤耐药，在肿瘤的发生发展过程发挥重要作用。目前研究证据显示，外泌体lncRNA有望成为肿瘤辅助诊断、疗效评估和预后预测的新型标志物。然而，目前肿瘤外泌体lncRNA研究仍处于初级阶段，外泌体lncRNA在肿瘤中的生理、病理作用及其作用机制仍有待进一步探索，体液中外泌体丰度较低和异质性亦是外泌体lncRNA作为肿瘤标志物所面临的挑战。但我们相信，随着医学技术的发展以及对外泌体lncRNA的生物学功能及其在肿瘤疾病发生发展中的机制和作用研究不断深入，外泌体提取以及检测技术和方法的不断进步和优化，未来外泌体lncRNA将为肿瘤的早期发现、精准诊断和精准治疗提供新思路和新策略。