外泌体在胃癌诊疗中的研究进展

外泌体在胃癌诊疗中的研究进展

摘要:胃癌是世界范围内最常见的恶性肿瘤之一，具有高度恶性且预后不良，严重威胁着人们的生命健康和生活质量。外泌体是由细胞主动分泌到细胞外的具有脂质双分子层结构的纳米级小囊泡，直径约30~150nm,呈杯状结构，在机体内几乎所有细胞均可以合成、分泌和释放。外泌体包含多种物质，包括DNA（线粒体和基因组）、蛋白质、转座原件和RNA(编码和非编码)，能够参与细胞间的物质交换和信息交流，在消除细胞内碎片和细胞间信号网络中起着关键作用。近年来，许多研究阐明了外泌体在胃癌的启动，进展、血管生成，转移和化疗药物抵抗方面的功能机制。这些分子可以作为肿瘤微环境中细胞-细胞通讯的介质，并可能影响免疫疗法的功效。由于外泌体广泛存在于血浆和胃液中，对外泌体的蛋白和核酸进行检测，在胃癌的早期诊断、诊疗效果、预后评价中具有重要意义。因此，就外泌体对疾病影响的研究逐渐受到人们的关注，一些外泌体用于恶性肿瘤的诊断和治疗成为趋势。本文就外泌体在胃癌中临床意义的研究进展进行综述，以期为胃癌的早期诊断和诊疗提供新思路。

关键词：胃癌；外泌体；肿瘤标志物；诊断；治疗；化疗耐药性；

引言

据2020年全球癌症数据评估，胃癌占全部癌症发病率的5.6%，位居全球癌症发病率第5位。死亡率占全部癌症的7.7%，位居全球癌症死亡率第4位[1]。严重威胁着人们的生命健康和生活质量。我国是胃癌大国，据近年统计数据显示，其死亡率占城乡人口癌症死因的第二位。尽管近年来在手术联合放化疗等治疗方法上取得了一定进展，但晚期的预后仍然很差。胃癌患者通常早期缺乏特异症状，导致诊断延迟和错失根治性手术的机会。通过对分子和细胞机制的不断研究，单克隆抗体已被用于治疗胃癌，但研究表明它们会诱发新的并发症，目前主要用作晚期胃癌患者的辅助和二线治疗。早发现、早诊断和早治疗是改善胃癌生存和预后的重要原则。早期诊断是早期治疗的前提，因此，早期诊断胃癌尤为重要[2]。内镜和病理检查是胃癌诊断的黄金标准，但此类检查因手术给患者带来疼痛和不

适，并依赖于检查员的水平等问题使其作为胃癌患者的早期筛查存在困难[3]。此外，尽管临床上常见的血清肿瘤标志物如癌胚抗原（CEA）、CA199和CA724在辅助诊断中起到一定的作用，但其敏感性（SEN）和特异性（SPE）并不理想。这表明寻找具有高敏感性和特异性的新型无创生物标志物以筛查早期胃癌的重要性。一系列研究表明，外泌体在胃癌的起始、进展和转移中发挥重要作用，并且广泛存在于人体的各种体液中，由于其内容物不同，外泌体可以提供有关其细胞或组织的信息，这些信息可用于疾病的诊断。此外，外泌体可以装载药物，将其作为载体为胃癌患者提供新的治疗策略已经引起了人们的广泛关注。

1外泌体的生物学起源及特性

1983年，JohnStone等人观察到绵羊网织红细胞转化为成熟红细胞的过程，发现红细胞通过一些小囊泡释放转铁蛋白代谢物，这些囊泡最初被认为是细胞碎片，但后来被证实是单独的结构并命名为外泌体[4]。随着对外泌体的不断深入研究，证实外泌体的形成主要通过出芽、内陷、多泡体形成和分泌4个过程形成。外泌体的生物发生始于质膜向内出芽形成早期核内体，然后囊泡膜内陷并包裹核酸和蛋白质在内的选定货物通过ESCRT依赖或ESCRT非依赖性机制产生多泡体（Multivesicularbodies,MVBs）。MVBs参与细胞内吞作用和细胞内物质的运输过程，该过程涉及蛋白质的分选，回收，储存，运输和释放。MVBs最终被送到溶酶体进行降解或与细胞膜融合，以外泌体的形式分泌到细胞外环境中。最常见的假设是，通过转运必需内体分选（endosomalsortingcomplexrequiredfortransport,ESCRT）驱动外泌体出芽。此外，通过ESCRT非依赖性机制，如神经酰胺和四跨膜区蛋白依赖性途径，被证实也可影响外泌体的形成。最近，Kang等人[5]发现了一种由RAB31标记和控制的新型ESCRT非依赖性机制，这提高了我们对外泌体生物发生的理解。

外泌体是单细胞膜囊泡，具有脂质双层膜结构，大小约为30-150nm，密度约为1.13-1.21g/ml。外泌体存在于各种生物液体中，如尿液、脑脊液、支气管灌洗液、腹水、母乳、唾液、血清、和血浆。各种细胞包括淋巴细胞、巨噬细胞、肥大细胞、脂肪细胞和肿瘤细胞，都可以分泌外泌体。虽然不同细胞类型的外泌体组成不同，但蛋白质、核酸和脂质均是它们的主要成分。研究人员已经在外泌

体中鉴定出9769个蛋白质、3408个mRNA、2838个miRNAs和1116种脂质。外泌体蛋白主要是货物蛋白或膜蛋白，参与抗原呈递、膜转运和融合、免疫防御等过程。脂质是外泌体膜的关键组成部分，参与许多过程并稳定外泌体内容，使外泌体可以用作生物标记物和药物传递载体。外泌体的功能主要取决于其丰富而复杂的货物，其中约76%包含蛋白质和15%的mRNA;其余组分包括DNA、microRNA（miRNA）、环状RNA（circRNA）和长链非编码RNA（lncRNA）[6]。

2外泌体在胃癌发生发展的作用机制

肿瘤的发生发展与肿瘤微环境密切相关。胃癌细胞及肿瘤微环境中多种细胞均可分泌外泌体，外泌体通过多种途径作用于肿瘤微环境，从而促进或抑制肿瘤的发生发展。①调节肿瘤细胞的生长与增值：肿瘤相关成纤维细胞（cancer-associatedfibroblasts，CAFs）是肿瘤微环境中最主要的成分之一，在肿瘤的发生发展中发挥着必不可少的作用。可通过分泌成纤维细胞活化蛋白、α-平滑肌肌动蛋白(α-smoothmuscleactin，α-SMA)等为肿瘤细胞创造适宜的增殖环境，从而促进肿瘤转移和血管生成。胃癌细胞源性外泌体可诱导胃黏膜毛细血管周细胞的增殖、迁移，并增加周细胞CAFs相关标记物表达，进而通过介导运输骨形态发生蛋白-2激活PI3K/Akt、MEK/ERK通路，促进周细胞CAFs转化[7]。②调节肿瘤相关免疫功能:肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associatedmacrophages，TAMs)在肿瘤微环境中主要呈现M2表型，可分泌肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、TGF-β、血管内皮生长因子(vascularendothelialgrowthfactor,VEGF)、白介素10(Interleukin10,IL-10)以及多种趋化因子，从而促进肿瘤细胞增殖和转移、抑制相关免疫功能、促进血管生成等[8]。此外，胃癌细胞源性外泌体可激活Hsp72/TLR2通路、进而诱导髓系抑制细胞（Myeloid-derivedsuppressorcells，MDSCs）以增加IL-6的分泌，通过自分泌途径进一步增强其免疫抑制作用[9]。③调节肿瘤血管生成：肿瘤源性外泌体可转运多种血管生长相关因子以调节肿瘤血管生成，如VEGF、基质金属蛋白酶(Matrixmetalloproteinase,MMP)以及多种miRNA，亦可通过抑制低氧诱导因子-1(hypoxiainduciblefactor-1,HIF-1)等表达，促进血管生成[10]。另有研究表明，部分肿瘤源性外泌体内含血管生成蛋白(angiogenin,ANG)，可参与新生血管形成、肿瘤发生、发展以及固有免疫调节等过程，同时对VEGF、表皮细胞

生长因子(Epidermalgrowthfactor,EGF)、碱性成纤维细胞生长因子(fibroblastgrowthfactor,bFGF)等多种血管生成因子发挥的效应具有允许作用［11］。

3外泌体在胃癌诊断和治疗中的价值

3.1外泌体在胃癌诊断和预后评估中的价值

外泌体的脂质双层结构保护其货物免受降解，同时保持相当恒定的含量。外泌体通过液体活检协助胃癌诊断存在诸多优点，首先，无创性便于操作和患者接受；其次，外泌体具有在血液中稳定存在的特性；而且可能实现实时评估，这使外泌体成为理想的潜在生物标志物[12]。外泌体RNA在早期前列腺癌检测已被纳入国家综合癌症网络（NCCN）指南。事实上，已有诸多研究证明，外泌体在胃癌的早期诊断和预后评估中具有很强的发展潜力和应用前景。

在一些研究中，蛋白质或DNA是外泌体检测的重点。例如早期胃癌患者和胃癌细胞系的胃液中BARHL2甲基化水平较高，正常和萎缩性胃炎水平较低。此外，lncRNA和circRNA已成为近年来重要的研究分子。2020年7月，一项包含522例胃癌患者、85例胃癌前病变患者和219例健康人的多阶段研究发表[13]。随后，发现lcncRNA-GC1在胃癌细胞培养基中显着升高，这在癌前病变和健康人群中得到证实。由于lncRNA-GC1几乎完全由外泌体分泌，因此即使在长时间暴露于室温或反复冷冻和解冻后，lncRNA-GC1的水平在核糖核酸酶处理后仍能保持稳定。各种研究表明，这种分子很可能成为理想的无创胃癌诊断生物标志物。未来，lncRNA-GC1检测与胃镜检查相结合，将大幅提高胃癌的早期诊断率。

3.2外泌体与胃癌的治疗及化疗耐药性

近年来，胃癌的靶向治疗成为胃癌治疗的新方向。肿瘤细胞分泌的外泌体可以通过增强胃癌细胞的增殖迁移能力、促进血管生成和免疫逃逸等多种机制参与胃癌的转移。因此，外泌体成为人们在胃癌治疗方面的焦点。

为了对抗肿瘤，需要实现治疗性货物的高效递送和靶向，并且由于其独特的理化特性、高生物利用度和低非靶向细胞毒性，外泌体可用作药物递送载体。质

子泵抑制剂（protonpumpinhibitors，PPI）是抑制胃酸分泌的常用药物，其抗肿瘤潜力正在逐渐被发现。GUAN等人发现，大剂量PPI可以抑制外泌体的释放并调节HIF-1α-FOXO1轴，从而调节肿瘤微环境并改善晚期胃癌患者的预后。癌细胞衍生的外泌体可以优先与其母体癌细胞融合[14]。许多外泌体因其组织渗透性、非免疫原性和细胞向性而被用于抗肿瘤蛋白或miRNA抑制剂的载体[15]。现有几种动物模型来于研究胃癌对癌症药物递送的效用。因胃癌患者体内含有抗miR-214的外泌体可以增强顺铂耐药性从而增加胃癌小鼠模型中的化学敏感性并起到抑制肿瘤生长的作用。PAN等人证明，具有深穿透性和优质保留性能的纳米颗粒可用于癌症靶向光动力治疗[16]。（光动力治疗是美国国家药监局批准的肿瘤治疗的新技术，病人首先静脉注射光敏剂，光敏剂能选择性地长时间高浓度潴留在胃癌细胞内，然后用632.8nm的常温氦氖激光去照射，把光纤导入肿瘤部位，只需要照射20min就可以引发强应激反应，将肿瘤不可逆转的灭活而不伤及正常细胞和组织。）

随着近年来外泌体研究的进展，外泌体在克服癌症多重耐药性方面也存在广阔前景。铂类药物是用于胃癌的最常见化疗药物之一，顺铂和奥沙利铂已作为一线治疗药物广泛用于临床病人的治疗。胃癌细胞外泌体中的RPS3和PI3K/Akt/cofilin-1信号通路的激活与敏感细胞之间进行通信致使顺铂耐药性的发生[17]。张等人[18]发现ALOX15与胃癌中脂质类ROS的产生密切相关。此外，肿瘤相关成纤维细胞分泌的外泌体miR-522是ALOX15的潜在抑制剂，阻断脂质基ROS的积累并抑制胃癌细胞中的铁凋亡，从而降低对顺铂和紫杉醇等化疗药物的敏感性。此外，据报道，miR-500a-3p和miR-214也与顺铂的耐药性相关，抗miR-214可以逆转胃癌患者对顺铂的耐药性。在不久的将来，这些分子有望成为改善胃癌患者顺铂耐药的辅助药物[19]。

4结语与展望

近年来，外泌体受到广泛关注。本文综述了我们对外泌体生物学来源、功能及外泌体在胃癌发生发展机制的研究进展，整理了近年来外泌体在胃癌诊治方面的相关研究。大量研究表明，肿瘤来源的外泌体可能具有免疫抑制作用和免疫刺激作用，外泌体现已进行疫苗开发[20]。由于其独特的生物学特性，外泌体在

不久的将来将成为准确早期诊断和个性化高效治疗肿瘤的重要工具，为克服癌症提供无限的力量。

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