肺癌是全球最常見癌癥之一，也是癌癥相關(guān)死亡的主要原因。肺癌的兩種組織學(xué)亞型為NSCLC和SCLC，其中NSCLC包含80%以上的肺癌，如腺癌，鱗狀細(xì)胞癌和大細(xì)胞癌。外泌體是起源于大多數(shù)細(xì)胞的小囊泡，廣泛分布于生物體液，如唾液，血漿，尿液和母乳中。外泌體能夠通過轉(zhuǎn)移其內(nèi)含物，如RNA（mRNA和非編碼mRNA），DNA（mtDNA，ssDNA和dsDNA），蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞-細(xì)胞通訊。這種通訊影響受體細(xì)胞的生理學(xué)過程，并可能參與病理狀態(tài)，如癌癥。
衍生自腫瘤細(xì)胞的外泌體稱為腫瘤衍生外泌體（TEX）。TEX是腫瘤和宿主細(xì)胞之間細(xì)胞內(nèi)通訊的主要機(jī)制，并且使癌細(xì)胞能夠調(diào)節(jié)自身周圍環(huán)境，以利于腫瘤發(fā)生和進(jìn)展。TEX含有多種不同的免疫刺激和免疫抑制因子，這些因子支持受體細(xì)胞的細(xì)胞重編程。TEX可能通過形成轉(zhuǎn)移前生態(tài)位以及引導(dǎo)擴(kuò)散的腫瘤細(xì)胞至潛在的轉(zhuǎn)移部位來驅(qū)動轉(zhuǎn)移。相反，TEX還可以通過調(diào)節(jié)NK細(xì)胞上的殺傷細(xì)胞凝集素樣受體K1（KLRK1或NKG2D）的表達(dá)誘導(dǎo)抗腫瘤免疫反應(yīng)，從而影響其功能。
TEX在肺癌微環(huán)境中的作用
腫瘤微環(huán)境由基于腫瘤起源，具有多種特質(zhì)的不同成分組成，其中最豐富的成分為癌細(xì)胞，免疫細(xì)胞，細(xì)胞外基質(zhì)和基質(zhì)組織。腫瘤微環(huán)境的分子和細(xì)胞通過調(diào)節(jié)局部免疫反應(yīng)，決定腫瘤良惡性。TEX含有刺激性和抑制性成分，參與調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答，上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）和腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞的功能，并且在血管生成中起關(guān)鍵作用。
腫瘤衍生外泌體與免疫反應(yīng)
免疫系統(tǒng)對癌癥結(jié)果具有重要影響。免疫系統(tǒng)可以摧毀癌細(xì)胞，抑制腫瘤生長，支持慢性炎癥，并抑制引起腫瘤進(jìn)展的抗腫瘤免疫力，在癌癥中起到“雙刃劍”的作用。
NK細(xì)胞
肺癌細(xì)胞相關(guān)TEX含有miR-21和-29a，二者均與免疫細(xì)胞表面細(xì)胞內(nèi)toll樣受體（TLR）結(jié)合，從而觸發(fā)促轉(zhuǎn)移炎性反應(yīng)。
NK中，C型凝集素樣受體NKG2D作為活化受體，觸發(fā)表達(dá)其配體的癌細(xì)胞毒性。低氧腫瘤細(xì)胞源性TEX通過將轉(zhuǎn)化生長因子（TGF）-β1傳送至NK細(xì)胞，并隨后減少NKG2D表達(dá)來抑制NK細(xì)胞的功能。TEX衍生miR-23a可以直接靶向CD107a-一種保護(hù)NK免受顆粒降解的分子。
腫瘤衍生外泌體也可以下調(diào)NK上NKG2D表達(dá)，這將導(dǎo)致受體脫敏和內(nèi)化，并降低NK細(xì)胞的活性。TEX還可能通過其他機(jī)制降低NK活性，如白細(xì)胞介素（IL）-2介導(dǎo)的通路下調(diào)，抑制穿孔素或細(xì)胞周期蛋白D3產(chǎn)生以及引發(fā)NK介導(dǎo)的細(xì)胞溶解失敗的 (Jak)3活化。
DC與MDSC
眾所周知，腫瘤微環(huán)境可以“馴化”DC以促進(jìn)腫瘤發(fā)展。TEX穿梭在信號分子和腫瘤抗原中，在細(xì)胞-細(xì)胞通訊中發(fā)揮重要作用。
近80%分離自肺癌活檢組織的外泌體含有EGFR，EGFR可能誘導(dǎo)致耐受性DC和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞，最終導(dǎo)致腫瘤抗原特異性CD8+細(xì)胞受抑制。TEX還可以防止DC成熟和功能。黑色素瘤和結(jié)直腸癌中，TEX促進(jìn)CD14+單核細(xì)胞分化為MDSC，而不是DC。MDSC是人和小鼠骨髓細(xì)胞不成熟群體，在腫瘤中擴(kuò)展，具有強(qiáng)烈的抑制抗腫瘤免疫應(yīng)答作用。TEX與單核細(xì)胞相互作用，引起單核細(xì)胞表型，其主要特征為共刺激分子未上調(diào)，CD14表面表達(dá)不變，人類白細(xì)胞抗原-DR表達(dá)降低?？傊?，TEX將單核細(xì)胞分化為DC，并促進(jìn)維持不成熟的單核細(xì)胞狀態(tài)。這些細(xì)胞自發(fā)地分泌免疫抑制性細(xì)胞因子，如TGF-β和前列腺素E2（抑制T細(xì)胞增殖和抗腫瘤功能）。
然而，體內(nèi)總效應(yīng)可能很復(fù)雜。小鼠靜脈注射TEX引起MDSC累積，炎性介質(zhì)，如IL-6和VEGF產(chǎn)生顯著增加。另一方面，MDSC累積使免疫抑制性因子產(chǎn)生增加。這兩個(gè)過程均導(dǎo)致腫瘤進(jìn)展。TEX表面上的熱休克蛋白72（HSP72）可能觸發(fā)MDSC中STAT3活化，并產(chǎn)生自分泌IL-6。
腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAM）
腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞是腫瘤微環(huán)境中調(diào)節(jié)血管生成，侵襲，轉(zhuǎn)移以及腫瘤基質(zhì)中免疫抑制性的主要調(diào)節(jié)因子。腫瘤進(jìn)展期間，循環(huán)單核細(xì)胞和其它炎性淋巴細(xì)胞被募集至腫瘤組織中，并改變腫瘤微環(huán)境。單核細(xì)胞是TAM的前體，TEX在單核細(xì)胞存活和腫瘤炎性生態(tài)位內(nèi)TAM生成中起關(guān)鍵作用。TEX通過傳遞功能性受體酪氨酸激酶觸發(fā)單核細(xì)胞中的促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路，進(jìn)而抑制凋亡相關(guān)半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶。
TEX表面上的Hsp72和棕櫚酰化蛋白也調(diào)節(jié)TLR信號傳導(dǎo)和TAM的功能。因此，TEX通過TLR2，觸發(fā)NF-kB信號通路促進(jìn)促炎性細(xì)胞因子分泌。TEX介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞與TAM之間的串?dāng)_，TEX與TAM衍生外泌體之間相互作用維持炎性生態(tài)位內(nèi)TAM存活。肺癌中，TAM與腫瘤細(xì)胞相互作用引起腫瘤進(jìn)展。TAM釋放的外泌體對于癌癥進(jìn)展也很重要。腫瘤微環(huán)境中外泌體的不同機(jī)制強(qiáng)化了外泌體作為癌癥進(jìn)展主要參與者的作用。
調(diào)節(jié)性T細(xì)胞與調(diào)節(jié)性B細(xì)胞
TEX通過TGF-β和IL-10依賴性機(jī)制促進(jìn)Treg和Breg增殖，從而增加它們對細(xì)胞凋亡的抗性。腫瘤衍生外泌體誘導(dǎo)CD4+CD25陰性T細(xì)胞轉(zhuǎn)化為CD4+CD25高FOXP3+ Treg細(xì)胞。TEX含有表面CD39和CD73，直接將膜束縛CD73傳遞至CD39+細(xì)胞，并通過產(chǎn)生胞外腺苷負(fù)調(diào)節(jié)T細(xì)胞功能，從而降低局部免疫力。TEX還誘導(dǎo)常規(guī)CD4+T (Tconv)表面上CD69丟失，導(dǎo)致其功能下降。調(diào)節(jié)性B細(xì)胞是介導(dǎo)免疫耐受的免疫抑制性B細(xì)胞亞群。Breg產(chǎn)生IL-10，IL-35，TGF-β，PD-L1和IL-21等分子，并誘導(dǎo)Treg產(chǎn)生，從而通過抑制促炎細(xì)胞因子預(yù)防免疫病理事件。
TEX在肺癌EMT中的作用
上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）是上皮細(xì)胞獲取間充質(zhì)細(xì)胞特性的過程。在此過程中，上皮細(xì)胞失去了細(xì)胞極性和粘附特性，獲取運(yùn)動特性。這使得上皮細(xì)胞遷移至允許轉(zhuǎn)移和腫瘤進(jìn)展的遠(yuǎn)端部位。EMT在為癌細(xì)胞提供干細(xì)胞方面也很重要。分離自晚期肺癌患者血清的TEX含有高水平波形蛋白，TEX可以誘導(dǎo)受體人支氣管上皮細(xì)胞中的EMT。肺癌中，波形蛋白通過調(diào)節(jié)VAV2–Rac1通路，修飾粘著斑激酶活性來改變癌細(xì)胞粘附作用。miR-23a介導(dǎo)TGF-β誘導(dǎo)的A549細(xì)胞EMT。
TEX在肺癌血管生成中的作用
血管生成對腫瘤生長和轉(zhuǎn)移至關(guān)重要，受不同機(jī)制和血管生成因子調(diào)節(jié)。外泌體在血管生成中起關(guān)鍵作用。缺氧是腫瘤微環(huán)境的標(biāo)志之一，TEX在缺氧條件下的變化使得它們能夠通過血管生成緩解腫瘤微環(huán)境的應(yīng)激狀態(tài)。TEX相關(guān)miR-23a攝取能夠靶向脯氨酰羥化酶1和2（PHD1和2），導(dǎo)致缺氧誘導(dǎo)因子-1α累積以及血管生成增強(qiáng)。
金屬蛋白酶組織抑制劑（TIMP）-1是強(qiáng)烈支持肺癌進(jìn)展的因子，在PI3K/Akt/HIF-1通路控制下，TIMP-1過度表達(dá)誘導(dǎo)了肺腺癌細(xì)胞及其衍生外泌體中致瘤性miR-210表達(dá)。反之，這些細(xì)胞釋放的TEX下調(diào)EC中的Ephrin A3并促進(jìn)血管生成。
肺癌轉(zhuǎn)移與TEX
轉(zhuǎn)移所需的主要步驟是形成轉(zhuǎn)移前生態(tài)位，轉(zhuǎn)移部位不是隨機(jī)的，而是在轉(zhuǎn)移開始之前，腫瘤細(xì)胞被修飾后選擇的。相反，轉(zhuǎn)移生態(tài)位在CTC到達(dá)時(shí)開始并形成。TEX在轉(zhuǎn)移前生態(tài)位形成和轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用。黑色素瘤衍生TEX在原發(fā)性腫瘤形成和肺轉(zhuǎn)移中很重要。另外，TEX還可以將癌基因MET從黑色素瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移至BM祖細(xì)胞，從而促進(jìn)轉(zhuǎn)移。外泌體靶細(xì)胞選擇通過它們表面黏附分子確定。腫瘤衍生外泌體表面特異性整合素譜直接將它們引導(dǎo)至特定器官，從而驅(qū)動轉(zhuǎn)移性親器官性。骨骼是導(dǎo)致溶骨性病變的NSCLC的常見轉(zhuǎn)移部位。肺是許多轉(zhuǎn)移性原發(fā)腫瘤的共同靶點(diǎn)，這種組織特異性轉(zhuǎn)移背后的確切分子機(jī)制尚未完全了解。
TEX作為生物標(biāo)志物及肺癌治療
生物標(biāo)志物作為機(jī)體特定生理或生物狀態(tài)指標(biāo)，可用于區(qū)分正?；蛑虏顟B(tài)以及治療反應(yīng)。生物標(biāo)志物可能是癌癥進(jìn)展，復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)或治療療效的預(yù)后和預(yù)測性標(biāo)志物。大量研究表明外泌體可能是肺癌“液體活檢”的生物標(biāo)志物。
TEX標(biāo)志物可能較傳統(tǒng)活檢方法更具靈敏度和特異性。研究人員檢測了肺癌衍生外泌體的標(biāo)志物，如蛋白質(zhì)和非編碼RNA。一項(xiàng)以276例NSCLC患者血漿外泌體膜上附著的49種蛋白質(zhì)為研究對象的分析表明，某些蛋白，如NY-ESO-1可能與存活顯著相關(guān)。NSCLC患者血清外泌體miRNA微陣列分析表明，肺癌復(fù)發(fā)的患者miR-21和miR-4257顯著上調(diào)。
肺癌患者中兩種腫瘤抑制相關(guān)miRNA（即miR-51和miR-373）外顯子表達(dá)降低，并且這種降低與預(yù)后不良有關(guān)。另外，也有研究報(bào)道了其他可作為肺癌治療反應(yīng)標(biāo)志物的外泌體miRNA，如miR-208a和miR-1246分別與p21和DR5 mRNA結(jié)合以促進(jìn)腫瘤生長和對放療的抗性。CD171和CD151以及tetra-spanin 8也被認(rèn)為是NSCLC的潛在診斷生物標(biāo)志物。
外泌體是向目標(biāo)器官傳遞藥物和核酸的合適媒介，其在癌癥治療中具有很大的潛力。例如，外泌體運(yùn)行于腫瘤特異性抗原，也可以作為抗癌疫苗。由于TEX吸收具有親器官性，并通過整聯(lián)蛋白介導(dǎo)的信號傳導(dǎo)發(fā)揮作用，因此通過誘餌肽阻斷整聯(lián)蛋白可能是抑制外泌體融合和攝取，從而阻斷腫瘤進(jìn)展的良好策略。
最新肺癌免疫治療方法之一依賴于阻斷T細(xì)胞活化的負(fù)調(diào)節(jié)物，如PD-1和PD-L1以及腫瘤微環(huán)境中的炎性信號。另一種方法，如阻斷外泌體釋放或抑制腫瘤微環(huán)境中外泌體介導(dǎo)的細(xì)胞串?dāng)_可能適合抑制有利腫瘤微環(huán)境的發(fā)展。另一方面，外泌體可以調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境內(nèi)的抗炎信號，這可以有效增強(qiáng)肺癌免疫治療療效。
總之，外泌體可能用于癌癥診斷和治療。由于其獨(dú)特的生物學(xué)特性，如特異性靶向，小尺寸，穿梭信號傳導(dǎo)和生物分子，以及穿越生物屏障的能力；外泌體可作為診斷性生物標(biāo)志物，用于藥物傳遞以及腫瘤免疫治療。然而，仍需進(jìn)一步研究來解決外泌體生物學(xué)局限性，以便將基于外泌體的技術(shù)轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
1. Fan J, Kuai B, Wu G, et al. Exosome cofactor hMTR4 competes with export adaptor ALYREF to ensure balanced nuclear RNA pools for degradation and export[J]. EMBO J, 2017.
2. Lässer C, Alikhani VS, Ekström K, et al . Human saliva, plasma and breast milk exosomes contain RNA: uptake by macrophages[J]. J Transl Med, 2011, 9:9.
3. Shamila D.Alipoor1, imageEsmaeil Mortaz, imageMohammad Varahram, imageMehrnaz Movassaghi, imageAletta D. Kraneveld, imageJohan Garssen and imageIan M. Adcock. The Potential Biomarkers and Immunological Effects of Tumor-Derived Exosomes in Lung Cancer. Front. Immunol., 18 April 2018.
