外泌體在胃癌診療中的研究進展

摘要:胃癌是世界范圍內最常見的惡性腫瘤之一，具有高度惡性且預后不良，嚴重威脅著人們的生命健康和生活質量。外泌體是由細胞主動分泌到細胞外的具有脂質雙分子層結構的納米級小囊泡，直徑約30~150nm,呈杯狀結構，在機體內幾乎所有細胞均可以合成、分泌和釋放。外泌體包含多種物質，包括DNA（線粒體和基因組）、蛋白質、轉座原件和RNA(編碼和非編碼)，能夠參與細胞間的物質交換和信息交流，在消除細胞內碎片和細胞間信號網絡中起著關鍵作用。近年來，許多研究闡明了外泌體在胃癌的啟動，進展、血管生成，轉移和化療藥物抵抗方面的功能機制。這些分子可以作為腫瘤微環境中細胞-細胞通訊的介質，并可能影響免疫療法的功效。由于外泌體廣泛存在于血漿和胃液中，對外泌體的蛋白和核酸進行檢測，在胃癌的早期診斷、診療效果、預后評價中具有重要意義。因此，就外泌體對疾病影響的研究逐漸受到人們的關注，一些外泌體用于惡性腫瘤的診斷和治療成為趨勢。本文就外泌體在胃癌中臨床意義的研究進展進行綜述，以期為胃癌的早期診斷和診療提供新思路。

關鍵詞：胃癌；外泌體；腫瘤標志物；診斷；治療；化療耐藥性；

引言

據2020年全球癌癥數據評估，胃癌占全部癌癥發病率的5.6%，位居全球癌癥發病率第5位。死亡率占全部癌癥的7.7%，位居全球癌癥死亡率第4位[1]。嚴重威脅著人們的生命健康和生活質量。我國是胃癌大國，據近年統計數據顯示，其死亡率占城鄉人口癌癥死因的第二位。盡管近年來在手術聯合放化療等治療方法上取得了一定進展，但晚期的預后仍然很差。胃癌患者通常早期缺乏特異癥狀，導致診斷延遲和錯失根治性手術的機會。通過對分子和細胞機制的不斷研究，單克隆抗體已被用于治療胃癌，但研究表明它們會誘發新的并發癥，目前主要用作晚期胃癌患者的輔助和二線治療。早發現、早診斷和早治療是改善胃癌生存和預后的重要原則。早期診斷是早期治療的前提，因此，早期診斷胃癌尤為重要[2]。內鏡和病理檢查是胃癌診斷的黃金標準，但此類檢查因手術給患者帶來疼痛和不

適，并依賴于檢查員的水平等問題使其作為胃癌患者的早期篩查存在困難[3]。此外，盡管臨床上常見的血清腫瘤標志物如癌胚抗原（CEA）、CA199和CA724在輔助診斷中起到一定的作用，但其敏感性（SEN）和特異性（SPE）并不理想。這表明尋找具有高敏感性和特異性的新型無創生物標志物以篩查早期胃癌的重要性。一系列研究表明，外泌體在胃癌的起始、進展和轉移中發揮重要作用，并且廣泛存在于人體的各種體液中，由于其內容物不同，外泌體可以提供有關其細胞或組織的信息，這些信息可用于疾病的診斷。此外，外泌體可以裝載藥物，將其作為載體為胃癌患者提供新的治療策略已經引起了人們的廣泛關注。

1外泌體的生物學起源及特性

1983年，JohnStone等人觀察到綿羊網織紅細胞轉化為成熟紅細胞的過程，發現紅細胞通過一些小囊泡釋放轉鐵蛋白代謝物，這些囊泡最初被認為是細胞碎片，但后來被證實是單獨的結構并命名為外泌體[4]。隨著對外泌體的不斷深入研究，證實外泌體的形成主要通過出芽、內陷、多泡體形成和分泌4個過程形成。外泌體的生物發生始于質膜向內出芽形成早期核內體，然后囊泡膜內陷并包裹核酸和蛋白質在內的選定貨物通過ESCRT依賴或ESCRT非依賴性機制產生多泡體（Multivesicularbodies,MVBs）。MVBs參與細胞內吞作用和細胞內物質的運輸過程，該過程涉及蛋白質的分選，回收，儲存，運輸和釋放。MVBs最終被送到溶酶體進行降解或與細胞膜融合，以外泌體的形式分泌到細胞外環境中。最常見的假設是，通過轉運必需內體分選（endosomalsortingcomplexrequiredfortransport,ESCRT）驅動外泌體出芽。此外，通過ESCRT非依賴性機制，如神經酰胺和四跨膜區蛋白依賴性途徑，被證實也可影響外泌體的形成。最近，Kang等人[5]發現了一種由RAB31標記和控制的新型ESCRT非依賴性機制，這提高了我們對外泌體生物發生的理解。

外泌體是單細胞膜囊泡，具有脂質雙層膜結構，大小約為30-150nm，密度約為1.13-1.21g/ml。外泌體存在于各種生物液體中，如尿液、腦脊液、支氣管灌洗液、腹水、母乳、唾液、血清、和血漿。各種細胞包括淋巴細胞、巨噬細胞、肥大細胞、脂肪細胞和腫瘤細胞，都可以分泌外泌體。雖然不同細胞類型的外泌體組成不同，但蛋白質、核酸和脂質均是它們的主要成分。研究人員已經在外泌

體中鑒定出9769個蛋白質、3408個mRNA、2838個miRNAs和1116種脂質。外泌體蛋白主要是貨物蛋白或膜蛋白，參與抗原呈遞、膜轉運和融合、免疫防御等過程。脂質是外泌體膜的關鍵組成部分，參與許多過程并穩定外泌體內容，使外泌體可以用作生物標記物和藥物傳遞載體。外泌體的功能主要取決于其豐富而復雜的貨物，其中約76%包含蛋白質和15%的mRNA;其余組分包括DNA、microRNA（miRNA）、環狀RNA（circRNA）和長鏈非編碼RNA（lncRNA）[6]。

2外泌體在胃癌發生發展的作用機制

腫瘤的發生發展與腫瘤微環境密切相關。胃癌細胞及腫瘤微環境中多種細胞均可分泌外泌體，外泌體通過多種途徑作用于腫瘤微環境，從而促進或抑制腫瘤的發生發展。①調節腫瘤細胞的生長與增值：腫瘤相關成纖維細胞（cancer-associatedfibroblasts，CAFs）是腫瘤微環境中最主要的成分之一，在腫瘤的發生發展中發揮著必不可少的作用。可通過分泌成纖維細胞活化蛋白、α-平滑肌肌動蛋白(α-smoothmuscleactin，α-SMA)等為腫瘤細胞創造適宜的增殖環境，從而促進腫瘤轉移和血管生成。胃癌細胞源性外泌體可誘導胃黏膜毛細血管周細胞的增殖、遷移，并增加周細胞CAFs相關標記物表達，進而通過介導運輸骨形態發生蛋白-2激活PI3K/Akt、MEK/ERK通路，促進周細胞CAFs轉化[7]。②調節腫瘤相關免疫功能:腫瘤相關巨噬細胞(tumor-associatedmacrophages，TAMs)在腫瘤微環境中主要呈現M2表型，可分泌腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、TGF-β、血管內皮生長因子(vascularendothelialgrowthfactor,VEGF)、白介素10(Interleukin10,IL-10)以及多種趨化因子，從而促進腫瘤細胞增殖和轉移、抑制相關免疫功能、促進血管生成等[8]。此外，胃癌細胞源性外泌體可激活Hsp72/TLR2通路、進而誘導髓系抑制細胞（Myeloid-derivedsuppressorcells，MDSCs）以增加IL-6的分泌，通過自分泌途徑進一步增強其免疫抑制作用[9]。③調節腫瘤血管生成：腫瘤源性外泌體可轉運多種血管生長相關因子以調節腫瘤血管生成，如VEGF、基質金屬蛋白酶(Matrixmetalloproteinase,MMP)以及多種miRNA，亦可通過抑制低氧誘導因子-1(hypoxiainduciblefactor-1,HIF-1)等表達，促進血管生成[10]。另有研究表明，部分腫瘤源性外泌體內含血管生成蛋白(angiogenin,ANG)，可參與新生血管形成、腫瘤發生、發展以及固有免疫調節等過程，同時對VEGF、表皮細胞

生長因子(Epidermalgrowthfactor,EGF)、堿性成纖維細胞生長因子(fibroblastgrowthfactor,bFGF)等多種血管生成因子發揮的效應具有允許作用［11］。

3外泌體在胃癌診斷和治療中的價值

3.1外泌體在胃癌診斷和預后評估中的價值

外泌體的脂質雙層結構保護其貨物免受降解，同時保持相當恒定的含量。外泌體通過液體活檢協助胃癌診斷存在諸多優點，首先，無創性便于操作和患者接受；其次，外泌體具有在血液中穩定存在的特性；而且可能實現實時評估，這使外泌體成為理想的潛在生物標志物[12]。外泌體RNA在早期前列腺癌檢測已被納入國家綜合癌癥網絡（NCCN）指南。事實上，已有諸多研究證明，外泌體在胃癌的早期診斷和預后評估中具有很強的發展潛力和應用前景。

在一些研究中，蛋白質或DNA是外泌體檢測的重點。例如早期胃癌患者和胃癌細胞系的胃液中BARHL2甲基化水平較高，正常和萎縮性胃炎水平較低。此外，lncRNA和circRNA已成為近年來重要的研究分子。2020年7月，一項包含522例胃癌患者、85例胃癌前病變患者和219例健康人的多階段研究發表[13]。隨后，發現lcncRNA-GC1在胃癌細胞培養基中顯著升高，這在癌前病變和健康人群中得到證實。由于lncRNA-GC1幾乎完全由外泌體分泌，因此即使在長時間暴露于室溫或反復冷凍和解凍后，lncRNA-GC1的水平在核糖核酸酶處理后仍能保持穩定。各種研究表明，這種分子很可能成為理想的無創胃癌診斷生物標志物。未來，lncRNA-GC1檢測與胃鏡檢查相結合，將大幅提高胃癌的早期診斷率。

3.2外泌體與胃癌的治療及化療耐藥性

近年來，胃癌的靶向治療成為胃癌治療的新方向。腫瘤細胞分泌的外泌體可以通過增強胃癌細胞的增殖遷移能力、促進血管生成和免疫逃逸等多種機制參與胃癌的轉移。因此，外泌體成為人們在胃癌治療方面的焦點。

為了對抗腫瘤，需要實現治療性貨物的高效遞送和靶向，并且由于其獨特的理化特性、高生物利用度和低非靶向細胞毒性，外泌體可用作藥物遞送載體。質

子泵抑制劑（protonpumpinhibitors，PPI）是抑制胃酸分泌的常用藥物，其抗腫瘤潛力正在逐漸被發現。GUAN等人發現，大劑量PPI可以抑制外泌體的釋放并調節HIF-1α-FOXO1軸，從而調節腫瘤微環境并改善晚期胃癌患者的預后。癌細胞衍生的外泌體可以優先與其母體癌細胞融合[14]。許多外泌體因其組織滲透性、非免疫原性和細胞向性而被用于抗腫瘤蛋白或miRNA抑制劑的載體[15]。現有幾種動物模型來于研究胃癌對癌癥藥物遞送的效用。因胃癌患者體內含有抗miR-214的外泌體可以增強順鉑耐藥性從而增加胃癌小鼠模型中的化學敏感性并起到抑制腫瘤生長的作用。PAN等人證明，具有深穿透性和優質保留性能的納米顆粒可用于癌癥靶向光動力治療[16]。（光動力治療是美國國家藥監局批準的腫瘤治療的新技術，病人首先靜脈注射光敏劑，光敏劑能選擇性地長時間高濃度潴留在胃癌細胞內，然后用632.8nm的常溫氦氖激光去照射，把光纖導入腫瘤部位，只需要照射20min就可以引發強應激反應，將腫瘤不可逆轉的滅活而不傷及正常細胞和組織。）

隨著近年來外泌體研究的進展，外泌體在克服癌癥多重耐藥性方面也存在廣闊前景。鉑類藥物是用于胃癌的最常見化療藥物之一，順鉑和奧沙利鉑已作為一線治療藥物廣泛用于臨床病人的治療。胃癌細胞外泌體中的RPS3和PI3K/Akt/cofilin-1信號通路的激活與敏感細胞之間進行通信致使順鉑耐藥性的發生[17]。張等人[18]發現ALOX15與胃癌中脂質類ROS的產生密切相關。此外，腫瘤相關成纖維細胞分泌的外泌體miR-522是ALOX15的潛在抑制劑，阻斷脂質基ROS的積累并抑制胃癌細胞中的鐵凋亡，從而降低對順鉑和紫杉醇等化療藥物的敏感性。此外，據報道，miR-500a-3p和miR-214也與順鉑的耐藥性相關，抗miR-214可以逆轉胃癌患者對順鉑的耐藥性。在不久的將來，這些分子有望成為改善胃癌患者順鉑耐藥的輔助藥物[19]。

4結語與展望

近年來，外泌體受到廣泛關注。本文綜述了我們對外泌體生物學來源、功能及外泌體在胃癌發生發展機制的研究進展，整理了近年來外泌體在胃癌診治方面的相關研究。大量研究表明，腫瘤來源的外泌體可能具有免疫抑制作用和免疫刺激作用，外泌體現已進行疫苗開發[20]。由于其獨特的生物學特性，外泌體在

不久的將來將成為準確早期診斷和個性化高效治療腫瘤的重要工具，為克服癌癥提供無限的力量。

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