外泌体在胃癌中的研究展望

范清泉 综述，宋晓玲，顾 钧 审校

（上海交通大学医学院附属新华医院普通外科，上海 200092）

胃癌是全球范围内一种重要的恶性疾病，在我国其发病率居恶性肿瘤的第2位，居消化道恶性肿瘤的首位。胃癌病人早期往往缺乏典型临床表现，因此很多病人在确诊时就已丧失根治性手术机会。虽然目前胃癌的治疗策略趋于多样，但胃癌晚期病人的预后仍无明显改善，导致其成为世界范围内癌症相关死亡的第三大病因[1-2]。因此，发现具有高灵敏度和特异度的无创生物标志物、探明胃癌发生和发展过程中的分子机制、寻找胃癌治疗的新方向，对于提高胃癌的诊治水平和改善病人预后具有极大意义[3]。

外泌体是由细胞分泌，其直径为40～150 nm，具有膜结构的囊泡。1893年，外泌体首次发现于绵羊的网织红细胞[4-5]。后续对外泌体的研究证实机体绝大数细胞均可分泌外泌体，并在血浆、尿液、胃液、脑脊液等均发现有外泌体[5]。产生机制上，细胞质膜内陷形成早期内体，早期内体膜内向萌芽，使得胞质蛋白和其他成分进入后，形成晚期内体即多囊泡体。之后，大多数多囊泡体会与溶酶体融合随之降解，部分多囊泡体与细胞质膜融合时释放出腔内囊泡至胞外即为外泌体。外泌体产生过程中受到依赖内吞体分选复合物或非依赖内吞体分选复合物的调控，干扰素1、皮动蛋白（具有多种不同细胞功能的蛋白质）等也参与影响外泌体的产生和分泌[5]。外泌体内含有丰富的非编码RNA、蛋白质、脂质、脱氧核糖核酸及细胞因子，不同类型细胞分泌的外泌体内容物种类和丰度具有细胞特异性，同一类型细胞在不同状态或受到不同刺激所产生的外泌体也不尽相同[6]。在功能上，外泌体起初被视为细胞清理代谢废物的载体。进一步研究表明，外泌体在机体正常生长发育及病理过程中均发挥重要功能[7]。肿瘤细胞通常较正常细胞产生更多外泌体，当外泌体被邻近或远处的细胞吸收后会调节受体细胞的状态及功能[8]。近年来，大量研究表明，来源于胃癌细胞的外泌体能显著改变局部和远处组织微环境，在肿瘤发生、转移、抗肿瘤过程中发挥重要作用。本文就外泌体在胃癌中的最新研究进展及临床诊疗方面作一综述。

1 外泌体与胃癌的发生、发展、转移及肿瘤微环境

胃癌的发生、发展涉及机制十分复杂，其中局部浸润、转移、无限增殖等是癌症的基本特征。目前认为，在肿瘤的多级发展中，不仅是癌细胞数量级增长，还涉及微环境中多种细胞，其相互影响，共同营造影响肿瘤生长的肿瘤微环境[9]。Shi等[10]研究发现，外泌体中miR-155-5p 通过靶向作用于胃癌细胞中肿瘤蛋白53 诱导的核蛋白1 mRNA 充当致癌基因，将胃癌细胞与富含miR-155-5p的外泌体共培养，使得胃癌细胞增殖和迁移能力增强。胃动蛋白1（gastrokine 1,GKN1）是一种胃特异性肿瘤抑制因子，当胃癌细胞特异性摄取正常胃黏膜上皮分泌含有GKN1 的外泌体入胞后，GKN1 与大鼠肉瘤（rat sarcoma,Ras）蛋白结合并抑制Ras 蛋白与B-Raf 原癌基因丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶、C-Raf 原癌基因丝氨酸/苏氨酸蛋白激结合。GKN1 除了通过下调胃癌细胞中的Ras-Raf-丝裂原活化蛋白激酶激酶-丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinas, MAPK）信号通路抑制肿瘤的发生外，还可抑制上皮-间质转化来抑制胃癌细胞的迁移和侵袭[11]。腹膜转移是胃癌的主要转移途径，胃癌病人一半以上发生腹膜转移，但影响因素尚未完全明确。腹膜间皮细胞位于腹膜的最表层，其经历间皮-间质转化，可为转移性癌细胞提供有利的生长环境，在腹膜转移中发挥至关重要的作用[12]。Zhu 等[13]研究表明，腹膜间皮细胞摄取胃癌细胞衍生含miR-106a 的外泌体后，腹膜间皮细胞中miR-106a 水平升高会导致腹膜间皮细胞凋亡减少。miR-106a靶向抑制负反馈调节因子Smad7（drosophila mothers against decapentaplegic homolog 7）的表达。腹膜间皮细胞中Smad7 水平下调后使人α 平滑肌肌动蛋白和纤连蛋白水平升高，进而促进胃癌的腹膜转移。此外，Smad7 被抑制后还会激活转化生长因子β/Smad 信号通路来促进胃癌细胞的腹膜转移[14]。胃癌细胞的恶性生物学行为也受到肿瘤微环境中多种生物成分的密切调控，癌症相关成纤维细胞、炎症细胞及细胞因子是肿瘤微环境的重要组成部分，对肿瘤的发生、发展至关重要。Wang等[15]首次发现，胃癌细胞外泌体中miR-27a诱导成纤维细胞重编程为癌症相关成纤维细胞，miR-27a下调成纤维细胞内半胱氨酸甘氨酸富含蛋白2 的表达量。当癌症相关成纤维细胞中过表达miR-27a，会增强肿瘤细胞迁移、侵袭和增殖的能力。此外，胃癌细胞衍生的外泌体还可影响肿瘤微环境中肿瘤相关巨噬细胞和中性粒细胞的状态及炎性因子和缺氧诱导因子1α 的表达，从多方面影响胃癌的恶性行为[16-18]。

综上，外泌体内所含生物分子可通过调控肿瘤细胞内相关信号通路、癌基因的激活或抑制、肿瘤微环境中细胞状态来影响胃癌的发生、发展及转移。

2 外泌体与胃癌的临床诊断和治疗

2.1 外泌体与胃癌诊断

传统用于胃癌辅助诊断的临床肿瘤标志物主要包括糖类抗原724、糖类抗原199、癌胚抗原等，但用于诊断仍需结合影像学及病史等相关资料。组织病理学检查是胃癌诊断的金标准，但获取活组织属于侵入性、有创性检查，不适用于临床大规模筛查。肿瘤细胞释放的外泌体所含生物分子成分可反映癌细胞遗传信息或信号通路改变，并稳定存在于血清及其他体液中。近年大量研究表明，外泌体中的生物分子在胃癌的诊断上表现出高敏感性和特异性[19-20]。Tang等[21]通过二代测序和生物信息学分析筛选发现外泌体中miR-92b-3p、let-7g-5p、miR-146b-5p 和miR-9-5p 在胃癌病人血清中较健康个体水平升高，这几种外泌体miRNA 组合检测的诊断能力优于单个外泌体miRNA，将上述4 种miRNA 与癌胚抗原的联合检测用于诊断，曲线下面积高达0.786，可用于提高胃癌的早期诊断率。Fu 等[22]通过酶联免疫吸附试验和免疫印迹试验发现外泌体中三方基序蛋白3水平较健康对照组水平低,有望用于胃癌的诊断。通过基因表达分析，Yamamoto 等[23]发现胃癌细胞中BARH 样同源盒2（barh like homeobox 2, BARHL2）基因甲基化水平较健康对照组升高。进一步研究发现，胃液中外泌体BARHL2 甲基化可以反映肿瘤细胞核DNA甲基化状态[23]。故只需通过对胃液中外泌体BARHL2 甲基化分析即有望对胃癌病人早期诊断。

综上，通过富集体液中外泌体并对其内生物分子成分进行检测鉴定，或联合现有生物标志物的检测等辅助检查，有望用于改善胃癌的诊断。

2.2 外泌体与胃癌治疗

化疗是胃癌治疗的重要组成部分，常用的化疗药有铂类药物、氟尿嘧啶等。但胃癌的化疗常发生耐药，这是晚期病人化疗预后不良的主要原因。在化疗耐药过程中，耐药肿瘤细胞分泌的外泌体被受体细胞摄取后受体细胞获得耐药性[24]。也有研究表明，外泌体携带的生物分子有望逆转耐药。Wang等[25]发现带有miR-214抑制剂的外泌体与肿瘤细胞融合后，肿瘤细胞中miR-214 水平下调和某些靶蛋白过表达，使肿瘤在体内的生长得到抑制。类似的如肝细胞生长因子的受体细胞间质上皮转换因子（cellular-mesenchymal epithelial transition factor,c-Met）在多种肿瘤中过表达，通过外泌体将小干扰RNA 递送至肿瘤细胞内，可降低肿瘤细胞内c-Met 水平，从而显著抑制肿瘤细胞迁移、侵袭能力，并逆转胃癌细胞对顺铂的耐药[26]。同时外泌体具有以下特点：①外泌体是由脂质双分子层包裹形成的囊泡，这使得其拥有稳定存在于循环中的能力；②外泌体表面的膜蛋白使其可被受体细胞识别并靶向内化；③外泌体在体内缺乏免疫原性（指能引起免疫应答的性能），重复用药不会引发机体免疫反应。基于这些优点，外泌体有望作为胃癌治疗的新方向[27-28]。

肿瘤免疫治疗因可增强自身免疫系统并适用于多种肿瘤而受到广泛关注。外泌体在胃癌的免疫治疗中也有应用[29]。研究发现，外泌体运载程序性死亡配体1（programmed death ligand 1,PD-L1）到肿瘤细胞，使得肿瘤细胞免疫逃逸能力增强。当循环中含有PD-L1 的外泌体被去除之后，程序性死亡受体1对胃癌的疗效有望改善[30]。M2型巨噬细胞来源的外泌体激活P38 MAPK 信号通路来促进胃癌进展，并通过提高PD-L1 的表达实现免疫逃逸。Li 等[31]发现，来自M1 型巨噬细胞的外泌体中，miRNA-16-5p 可下调胃癌细胞PD-L1表达水平来增强T细胞依赖性免疫应答。

综上，利用外泌体构建药物运载体及对外泌体在免疫治疗中的深入探索有望提高胃癌病人长期生存率，对胃癌新治疗策略开发具有重要意义。

3 结语

随着生物技术的进步及对外泌体的研究深入，发现一系列能稳定存在于血液或组织液中的外泌体，并证实这些外泌体对于胃癌的早期诊断具有统计学价值。外泌体在胃癌发生、发展中的调控机制已取得一些进展，但仍未完全了解外泌体产生的详细分子调控机制，如何发挥生物学功能也有待进一步探索。外泌体收集检测的实验技术及成本仍有待优化，对于临床上的诊断价值也需要大样本的检验验证。另外，找到肿瘤治疗的关键靶点并构建基于外泌体的药物递送系统也存在诸多挑战。外泌体的研究应从实验联系临床，密切结合新技术的进展。相信随着对外泌体进一步的研究，胃癌的诊疗将迎来新的突破，让更多病人受益。