外泌体在肝癌中的研究进展

许青 于新发

肝细胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）是世界上最恶性的癌症之一，约占原发性肝癌（primary liver cancer，PLCs）的75%～85%（以下简称肝癌），是世界上第六大最常见的癌症，也是全球癌症死亡的第四大原因，据2018年统计，每年约有84.1万例新发病例，782 000人死亡[1]。HCC形成的具体病因并不明确，而慢性乙型肝炎、丙型肝炎、酒精成瘾、代谢性肝病（特别是非酒精性脂肪肝）和接触黄曲霉毒素和马兜铃酸被认为是HCC形成的危险因素[2]。已有研究表明，外泌体（exosomes）与HCC的发生、发展有着密切的关系[3]。由多种细胞分泌的外泌体是一种脂质双分子层结构的纳米级囊泡，其内含蛋白质、核酸等多种生物活性物质，通过将内容物给传递受体细胞，参与多种生理病理过程[4]。本文主要对外泌体对HCC的形成所产生的影响进行阐述，并重点对外泌体在HCC筛查、诊断、侵袭/转移、免疫逃逸、治疗及预后中的作用进行概述。

1 外泌体的组成及生物学的作用

1.1 外泌体的组成 外泌体是细胞内多泡体（MVB）与质膜融合时分泌的细胞外微泡[5]，是一种直径介于40～100纳米的膜性结构[6]，广泛分布于体液、血浆、尿液和脑脊液等体液中[7]。外泌体由蛋白质、核酸、脂类等组成[8]。蛋白质主要有膜融合及转运相关蛋白（Rabs蛋白，联膜蛋白）、跨膜蛋白（如CD9、CD63和CD81）、热休克蛋白（如HSP70和HSP90）、参与外泌体生成相关蛋白（Alix，TSG101）、细胞骨架蛋白、整合素等黏附分子及信号蛋白等[9]。其中TSG101、HSP70、CD81、CD63被认为是外泌体标记蛋白[10]。常见的脂类有胆固醇、二甘油酯、鞘磷脂（包括鞘磷脂和神经酰胺）、甘油磷脂[包括磷脂酰胆碱（PC）、磷脂酰丝氨酸（PS）、磷脂酰乙醇胺（PE）、磷脂酰肌醇（PI）]、聚甘油磷脂（既酮糖）等[11]。核酸包括mRNA、miRNA、rRNA、tRNA、lncRNA、piRNA、snRNA和小核仁RNA等[12]，这些丰富的成分是外泌体功能复杂的物质基础。

1.2 外泌体的生物学作用 外泌体参与细胞间信息交换，促进细胞间无通讯细胞间接触[13]。它们参与肿瘤的发生，并能对肿瘤微环境产生有利的影响导致治疗的失败、促进肿瘤细胞的生长和转移[14]，还可以诱导间充质干细胞分化为癌相关成纤维细胞（CAFs）[15]，增加成纤维细胞增殖和寿命[16]，破坏血管内皮屏障[17]，削弱免疫应答[18-19]，导致肿瘤细胞的侵袭及转移。

2 外泌体在肝癌中的作用

2.1 外泌体在肝癌早期筛查及诊断中的作用 因HCC发病隐匿，早期缺乏特征性的临床表现，使大多数肝癌患者就诊时已是中晚期阶段[20]。而目前治疗主要以化疗为主，预后欠佳。因此寻找新的肝癌生物标志物及治疗的靶点迫在眉睫。而且外泌体有其自身的优点：（1）外泌体中含有多种肿瘤分泌的蛋白，而且外泌体检测方法具有高敏感、无创等优点[21]。（2）所有类型的体液中都可检测到外泌体，肿瘤细胞比正常细胞分泌更多的外泌体释放入体液中，肿瘤源性外泌体不仅可反映肿瘤来源的分子特征及表型[22]；而且外泌体转移的分子被双层脂质保护不被降解，所有体液中都能发现纯肿瘤源性的外泌体，这些特性使外泌体成为临床应用的生物标志物成为可能[23]。已有研究表明，外泌体可作为HCC早期诊断的生物标志物[24]。将HCC传统血清诊断标志物AFP和外泌体联合应用于早期HCC的诊断，提高早期HCC患者的诊断率，对延长HCC患者的生存时间至关重要。

2.2 外泌体可促进肝癌细胞的侵袭及转移 HCC患者的肝内及远处转移是预后不良的关键因素，而外泌体在HCC转移中发挥了重要的作用。近期研究发现来源于高转移性癌细胞的外泌体有助于成纤维细胞的活化，促进HCC的肺转移[25]。外泌体将lncRNA FAL1传递给Huh7和HepG2细胞[26]，显著增强了HCC细胞的增殖、迁移和侵袭能力。这些研究为寻找治疗HCC的新靶点提供了理论依据。

2.3 外泌体在肝癌患者免疫系统中的作用 HCC的发生是基因突变长期积累的结果。在变成肿瘤前，这些癌细胞已经不同于正常组织或细胞[27]。在正常情况下，免疫系统可以识别这些差异，并激活免疫反应清除癌细胞[28]。然而，HCC在外泌体的作用下导致免疫的逃逸。有研究表明HCC产生的外泌体中的14-3-3位蛋白能降低T细胞的活化、增殖和分化，诱导更多的T细胞向调性TR细胞转化，导致T细胞衰竭[29]。Cheng等[30]发现HCC细胞产生的外泌体可以通过抑制巨噬细胞增加IL-6、IL-1β、IL-10和TNF-α 的分泌，激活STAT3通路，增加PD-L1蛋白表达，从而抑制免疫细胞的活化，导致免疫逃逸，从而促进肿瘤的发生、发展。这些研究为寻找HCC的免疫治疗提供了研究发现。

2.4 外泌体在肝癌治疗中的作用 外泌体在HCC治疗中的作用是双向的，一方面，外泌体可增加HCC细胞的多药耐药。多药耐药是HCC治疗的主要障碍，因此了解多药耐药机制，探索新的治疗靶点以克服多药耐药具有重要意义，FU等人发现多药耐药细胞（Bel/5-FU）通过外泌体将miR-32-5p传递到敏感细胞（Bel7402），并通过调节血管生成和上皮-间充质转化（EMT）诱导多药耐药[31]。HCC细胞可以将外泌体传递给对索拉菲尼敏感的HCC细胞，激活HGF/c-Met/Akt信号通路，抑制索拉菲尼诱导的宿主细胞凋亡，增强HCC细胞对索拉菲尼的耐药[32]。另一方面，利用外泌体作为药物治疗的载体又可以抑制HCC细胞的生长，用于HCC的治疗。最近有研究表明，丙型肝炎后E2包膜糖蛋白（HCV-E2）刺激肥大细胞，使miRNA-490水平升高。肥大细胞将miRNA-490转移到HCC细胞中通过外泌体抑制的ERK1/2途径最终抑制HCC细胞的转移[33]。异丙酚刺激肿瘤相关巨噬细胞分泌外泌体，更重要的是外泌体被HCC细胞所吸收，在宿主HCC细胞中miR-142-3p表达增加，其靶点RAC1明显下调，抑制HCC细胞生长[34]。这些研究均为HCC的治疗提供了新的研究方向。

2.5 外泌体在肝癌患者预后中的作用 尽管，近些年来，HCC的治疗方法有了一定的提高，但患者的预后仍不乐观。因此，寻找新的高敏感性和高特异性的预后诊断指标对HCC患者的预后十分重要。Chen等[35]发现HCC来源的外泌体通过MAPK/ERK信号通路通过上皮间质转化诱发HCC进展和复发。另一研究发现，外泌体miRNA-21和IncRNA-ATB循环水平较高的患者总生存期和无进展期显著降低，这一发现为循环外泌体非编码RNA（miRNA-21和IncRNA-ATB）是HCC新的预后标志物和治疗靶点提供了强有力的证据[36]。这些研究为外泌体应用于临床奠定了基础。

外泌体与HCC的发生发展及治疗有着密切的关系，研究两者间的关系对HCC患者的预后至关重要。尽管人们对外泌体已经做了详细的研究，但目前还存在着很多的不足：（1）外泌体的鉴定、分离、纯化、分子机制尚不明确；（2）外泌体释放和摄取动力学的控制及数量，以及微环境中这些外泌体的最后结局有待进一步研究；（3）人工合成外泌体机制尚不成熟；（4）外泌体在体内定向于特定细胞的机制仍有待阐明；（5）外泌体是多种细胞分泌的，如何辨别外泌体的细胞来源及其意义尚需进一步研究；（6）抑制体内外泌体释放的机制；（7）外泌体与多种肿瘤的发生、发展及免疫有着密切关系，是否可利用这一密切关系，来开发癌症免疫治疗及疫苗；（8）外泌体促癌作用的具体机制；（9）未来是否可以像监测血糖一样，来检测血清外泌体从而控制肿瘤的发生及根据外泌体的量来为用药提供参考等，这些问题都有待进一步研究。