微囊泡介導(dǎo)miRNA在腫瘤中的作用及臨床應(yīng)用

于博宇綜述 劉鳴審校

微囊泡介導(dǎo)miRNA在腫瘤中的作用及臨床應(yīng)用

于博宇綜述 劉鳴審校

微囊泡；miRNA；腫瘤

微囊泡(microvesicles，MVs)是一個小的膜性結(jié)構(gòu)，從細(xì)胞膜上脫落而釋放的膜性小囊泡。MVs含有脂類、蛋白質(zhì)、mRNA、microRNA(miRNA)及DNA片段等，這些物質(zhì)與母細(xì)胞膜相似，可能也包括在細(xì)胞質(zhì)中含有的細(xì)胞器。無論是循環(huán)血液中還是體外培養(yǎng)的細(xì)胞中都存在，在組織中、細(xì)胞間、器官之間起到一個傳遞信息的作用，通過其包含的生物分子而達(dá)到調(diào)控作用。不僅參與多種疾病的發(fā)生和發(fā)展，還與腫瘤的侵襲、轉(zhuǎn)移都有著密切的關(guān)系。miRNA是一個小的無編碼的RNA，能夠影響mRNA向蛋白的轉(zhuǎn)錄。目前已經(jīng)有大量的研究證明了miRNA在惡性腫瘤中發(fā)揮著致瘤性或抑癌基因的作用。本文就MVs介導(dǎo)的miRNA在腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移過程中所發(fā)揮的作用和所產(chǎn)生的臨床意義進(jìn)行探討。

1 MVs的來源及作用方式

1.1 MVs的來源 MVs最早發(fā)現(xiàn)于血液系統(tǒng)中，1967年，Wolf[1]報道激活的血小板能夠釋放“血小板塵埃”，其實(shí)質(zhì)為細(xì)胞膜囊泡。研究中發(fā)現(xiàn)，不僅血小板，循環(huán)血液中的紅細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、核單核細(xì)胞以及血管內(nèi)皮細(xì)胞和部分平滑肌細(xì)胞同樣能夠釋放這類物質(zhì)。這種細(xì)胞膜來源的產(chǎn)物之所以被稱為“微囊泡”，是因?yàn)槠淠ば越Y(jié)構(gòu)、圓形外觀和近似微小囊泡的性狀。不同來源的MVs功能存在差異，主要取決于各自的母細(xì)胞。電鏡下，MVs均為圓形或橢圓形的異質(zhì)性小囊泡，其具有完整的包膜，內(nèi)含有低電子密度物質(zhì)，分為外泌體(exosomes)和脫落小泡(SVs)，直徑分別為30～100 nm和大于200 nm，其分泌方式和所包含物質(zhì)等方面有較大差異[2]。

1.2 MVs的組成 MVs含有蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，還含有豐富的遺傳物質(zhì)包括大量的mRNA和miRNA，可見其組成成分之復(fù)雜。但是卻缺乏細(xì)胞中含有的大分子核糖體RNA (18S和28S rRNA)。

1.3 MVs的作用方式 以往的研究認(rèn)為，MVs只是通過電子顯微鏡才能觀察到一種膜性結(jié)構(gòu)，并無功能[3]。近年來，通過大量的研究發(fā)現(xiàn)，MVs不僅僅是一個小分子，其攜帶的物質(zhì)在細(xì)胞間的信息交流中起到重要的作用。1980年P(guān)oste等[4]首先表明MVs可以從細(xì)胞轉(zhuǎn)移到另一個細(xì)胞，從而介導(dǎo)靶細(xì)胞的變化。在高轉(zhuǎn)移B16亞系可以改變低轉(zhuǎn)移B16亞系轉(zhuǎn)移能力的研究中，曾認(rèn)為靶細(xì)胞的修改是通過出胞方式傳輸胞膜結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)的，但研究發(fā)現(xiàn)，RNA也可以通過MVs完成細(xì)胞到細(xì)胞的傳遞[5]。MVs與靶細(xì)胞存在多種作用方式，主要表現(xiàn)為以下幾種：(1)通過MVs自身表面的配體與靶細(xì)胞的受體結(jié)合，激活或抑制靶細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。(2)將母細(xì)胞的蛋白質(zhì)或mRNA傳遞到靶細(xì)胞[6]。(3)為了將母細(xì)胞膜的受體轉(zhuǎn)移到靶細(xì)胞中而呈現(xiàn)出靶細(xì)胞相關(guān)受體的表型。(4)MVs能夠作為載體將完整的細(xì)胞器或致病轉(zhuǎn)移因子。有研究顯示一些細(xì)胞器如線粒體及其DNA也能夠在細(xì)胞之間進(jìn)行傳遞，因此認(rèn)為通過MVs可以介導(dǎo)不同的因子對腫瘤細(xì)胞的增殖起到促進(jìn)或抑制作用。

2 MVs與腫瘤的關(guān)系

2.1 MVs與腫瘤環(huán)境 腫瘤細(xì)胞與正常細(xì)胞一樣也能分泌MVs，Nedawil等[5]通過電鏡拍攝，得到神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的MVs從分泌到脫落的圖像，從而這一過程的存在得到了證實(shí)，腫瘤分泌的MVs被稱之為TMVs。早期的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，MVs分泌量與腫瘤侵襲作用呈相關(guān)性，從而推測出TMVs能介導(dǎo)腫瘤的進(jìn)展；近期的研究中發(fā)現(xiàn)，TMVs不但參與調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境，包括癌細(xì)胞和多種基質(zhì)細(xì)胞及多種因子，而且同時也在腫瘤內(nèi)環(huán)境中有重要意義，包括血管生成、細(xì)胞外基質(zhì)降解、免疫逃避、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移等方面。

2.2 MVs在腫瘤生存生長和轉(zhuǎn)移中的作用 MVs運(yùn)載的多種物質(zhì)為腫瘤進(jìn)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，如可溶性蛋白、功能性跨膜蛋白、酪氨酸激酶受體、核酸物質(zhì)等。Janowska-Wieczorek等[6，7]研究，血小板源的MVs攜帶血小板源黏附分子在人肺癌細(xì)胞中水平轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致了強(qiáng)大的轉(zhuǎn)移潛力。 動物實(shí)驗(yàn)證明，血小板源MVs在注入肺癌細(xì)胞后，能夠增加其轉(zhuǎn)移能力。而血小板源的MVs同樣可以提高乳腺癌細(xì)胞侵襲性。此外，癌癥細(xì)胞分泌的MVs能夠促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的增殖[8，9]和刺激腫瘤自身的生長[10]。多種癌細(xì)胞釋放的MVs中含有大量細(xì)胞外基質(zhì)金屬蛋白酶引物、基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)、組織因子(TF)、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、HGF、CD44、β1-integrin 和細(xì)胞間黏附分子1(ICAM-1)等，一方面可以通過效應(yīng)分子的橫向轉(zhuǎn)移增加腫瘤細(xì)胞惡性的程度，另一方面也可以到達(dá)其他部位和準(zhǔn)備適合的微環(huán)境為惡性細(xì)胞的轉(zhuǎn)移做準(zhǔn)備[11]。由此可見，MVs在腫瘤中發(fā)揮著巨大的作用。

3 MVs與miRNA的關(guān)系

2007年，Valadi等[12]最早從人和鼠的肥大細(xì)胞MVs中分離得到miRNA，之后，又有較多的研究驗(yàn)證了miRNA可能為功能性物質(zhì)，并提出MVs介導(dǎo)mRNA和miRNA進(jìn)行細(xì)胞之間的基因交流[12]。這說明MVs可以傳遞細(xì)胞間的核酸，并成為循環(huán)中RNA理想的運(yùn)載工具。目前，通過對大量MVs基因芯片研究發(fā)現(xiàn)已有1 600余種mRNA和700余種miRNA被證實(shí)存在于MVs中，通過體外的轉(zhuǎn)錄，發(fā)現(xiàn)其中部分miRNA可在受體細(xì)胞中表達(dá)，具備生物學(xué)功能性[13，14]。另有研究顯示，IL-4 活化的巨噬細(xì)胞來源的MVs中含有較高水平的miR-233，而miR-233能通過某種信號通路促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的侵襲；乳腺癌細(xì)胞中的miR-233水平明顯增高；由此可見MVs能介導(dǎo)腫瘤相關(guān)miRNA的運(yùn)輸，參與調(diào)節(jié)乳腺癌的侵襲[15]。Skog等[16]研究發(fā)現(xiàn)，腦微血管上皮細(xì)胞可攝取惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞分泌的微泡，這種微泡中含有mRNA、miRNA，推測腫瘤細(xì)胞是通過miRNA改變普通細(xì)胞表型來達(dá)到改變細(xì)胞功能的目的，在腫瘤的生存和擴(kuò)增方面都有幫助。Hunter等[17]研究發(fā)現(xiàn)，MVs中的miRNA可以參與調(diào)節(jié)血液細(xì)胞的分化、細(xì)胞的代謝及細(xì)胞的免疫功能。有學(xué)者闡釋了miRNA出細(xì)胞及作為胞間通訊分子的部分機(jī)制[18]；我國學(xué)者報道血液系統(tǒng)中單核細(xì)胞可分泌包裹miRNA的MVs并進(jìn)入遠(yuǎn)處受體細(xì)胞發(fā)揮作用[19]。由此可見，MVs作為miRNA的理想載體，可以保護(hù)miRNA不被RNA酶降解，在體液中穩(wěn)定的存在，并在細(xì)胞間的信息交流中起到重要的作用，特別是在腫瘤，將影響腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移。

4 臨床應(yīng)用

4.2 腫瘤標(biāo)志物 MVs包裹miRNA的發(fā)現(xiàn)為腫瘤標(biāo)志物的研發(fā)提供了新思路。MVs大量存在于體液中如尿液、血液、精液等，其不同成分和數(shù)量取決于分泌細(xì)胞的種類[20，21]，具有潛在生物標(biāo)志物的作用。因此，越來越多的領(lǐng)域，特別是在癌癥方面，都在進(jìn)行MVs生物標(biāo)志物的研究。與健康人相比，癌癥患者的血清中分泌更多量的MVs，而這些MVs似乎是腫瘤細(xì)胞特有的[22]。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)查出血清中存在近百種miRNA，這些miRNA在血清小RNA中占主要成分。在非小細(xì)胞肺癌和結(jié)腸癌患者的血清中，發(fā)現(xiàn)腫瘤相關(guān)性miRNA明顯高于對照組[23]，部分關(guān)于miRNA與腫瘤發(fā)生和進(jìn)展關(guān)系的研究已較為深入，例如miRNA-221預(yù)示著早期肝癌和神經(jīng)母細(xì)胞瘤[24]。同樣，有報道證實(shí)食管鱗狀細(xì)胞癌患者血清存在MVs，分離出的miRNA-21能夠促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖，與患者預(yù)后密切相關(guān)[25]。在Ng等[26]回顧性的研究中發(fā)現(xiàn)，結(jié)腸癌患者的血清中miRNA-92特異性的增高，診斷特異性70%和敏感性89%。

與腫瘤細(xì)胞分泌MVs相關(guān)的蛋白質(zhì)和RNA可以標(biāo)志著細(xì)胞起源和腫瘤狀態(tài)，因此它們可以用作癌癥的診斷和預(yù)后。Kosaka等[27]發(fā)現(xiàn)特殊的MVs-miR可有助于癌癥的診斷和預(yù)后評估。Duijvesz等[28]研究發(fā)現(xiàn)，在前列腺癌和其他泌尿系疾病中MVs是重要的生物標(biāo)志物。Micheal等[29]人從患者的唾液中提取大量MVs-miRNA，可以有助于口腔疾病如干燥綜合征的診斷，在廣泛的疾病中，MVs有著生物標(biāo)志物的潛能。最近報道顯示從血清中分離得到的MVs內(nèi)含DNA片段，在無創(chuàng)分析患者腫瘤基因型和表型方面提供了方法，值得強(qiáng)調(diào)的是DNA結(jié)構(gòu)比RNA穩(wěn)定，所以更加適合作為腫瘤檢測的標(biāo)志物[30]。

5 展 望

MVs的研究已經(jīng)有所進(jìn)展，但其領(lǐng)域仍有大量的挑戰(zhàn)。其攜帶的miRNA是否具有特殊的生物標(biāo)志性，是否能夠?qū)膊∵M(jìn)行無創(chuàng)診斷及預(yù)后評估，都需要進(jìn)一步的探索。對于MVs如何選擇性包裹miRNA，通過何種方式鉚釘于靶細(xì)胞，并改變其表型和功能，通過何種方式促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移，其原理尚未明確，還有待更深入的研究。同樣，利用一種特異的源于腫瘤患者血液/血清中的MVs-miRNA，是否可以作為一種呈遞腫瘤抗原，增強(qiáng)機(jī)體T細(xì)胞抗腫瘤免疫的能力，并釋放凋亡因子誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，也是今后所努力的方向，并使其成為抗腫瘤研究的突破點(diǎn)。

1 Wolf P．The nature and signifiance of platelet products in human plasma[J]．Br J Haematol，1967，13(3):269-288．

2 朱偉，黃玲，許曉蒙，等．人骨髓間質(zhì)干細(xì)胞來源外體的分離鑒定及生物學(xué)特性[J]． 臨床檢驗(yàn)雜志，2010，28(5):347-349．

3 Cocucci E，Racchetti G，Podini P，et al．Enlargeosome traffic: exocytosis triggered by various signals is followed by endocytosis，membrane shedding or both[J].Traffic，2007，8(6):742-757．

4 Poste G，Nicolson GL.Arrest and metastasis of blood-borne tumor cells are modified by fusion of plasma membrane vesicles from highly metastatic cells[J].Proc Natl Acad Sci，1980，77(1):399-403．

5 Nedawil AL，Meehan B，Micallef J,et al．Intercellular transfer of the oncogenic receptor EGFRvⅢ by microvesicles derived from tumour cells [J]．Nat Cell Biol，2008，10(5):619-624．

6 Janowska-Wieczorek A，Marquez Curtis LA，Wysoczynski M，et al.Enhancing effect of platelet derived microvesicles on the invasive potential of breast cancer cells[J].Transfusion，2006，46(7):1199-1209．

7 Janowska-Wieczorek A，Wysoczynski M，Kijowski J，et al．Microvesicles derived from activated platelets induce metastasis and angiogenesis in lung cancer[J]．Int J Cancer，2005，113(5):752-760．

8 Al-Nedawi K，Meehan B，Kerbel RS，et al.Endothelial expression of autocrine VEGF upon the uptake of tumor-derived microvesicles containing oncogenic EGFR[J]．Proc Natl Acad Sci，2009，106(10):3794-3799．

9 Hong BS，Cho JH，Kim H，et al.Colorectal cancer cell-derived microvesicles are enriched in cell cyclerelated mRNAs that promote proliferation of endothelial cells[J].BMC Genomics，2009，10:556．

10 Skog J，Würdinger T，Van Rijn S，et al.Glioblastoma microvesicles transport RNA and proteins that promote tumour growth and provide diagnostic biomarkers[J].Nat Cell Biol，2008，10(12):1470-1476．

11 Martins VR，Dias MS，Hainaut P，et al．Tumor-cell-derived microvesicles as carriers of molecular information in cancer[J]．Curr Opin Oncol，2013，25(1):66-75．

12 Valadi H，Ekstrom K，Bossios A，et al.Exosome-mediated transfer of mRNAs and microRNAs is a novel mechanism of genetic exchange between cells[J].Nat Cell Biol，2007，9(6):654-659．

13 Deregibus MC，Cantaluppi V，Calogero R，et al．Endothelial progenitor cell derived microvesicles activate an angiogenic program in endothelial cells by a horizontal transfer of mRNA[J]．Blood，2007，110(7): 2440-2448．

14 Nazarenko I，Rana S，Baumann A，et al.Cell surface tetraspanin Tspan8 contributes to molecular pathways of exosome-induced endothelial cell activation[J].Cancer Res，2010，70(4):1668-1678．

15 Yang M，Chen J，Su F，et al．Microvesicles secreted by macrophages shuttle invasion-potentiating microRNAs into breast cancer cells[J]．Mol Cancer，2011，10: 117．

16 Skog J，Wurdinger T，Van Rijn S，et al．Glioblastoma microvesicles transport RNA and proteins that promote tumour growth and provide diagnostic biomarkers[J]．Nat Cell Biol，2008，10(12):1470-1476．

17 Hunter MP，Ismail N，Zhang X，et al．Detection blood microvesicles [J]．PLoS ONE，2008，3(11):1-11．

18 Long XB，Sun GB，Hu S，et al．Let-7a microRNA functions as a potential tumor suppressor in human laryngeal cancer[J]．Oncol Rep,2009,22(5):1189-1195．

19 Liu M，Wu H，Liu T，et al．Regulation of the cell cycle gene，BTG2，by miR-21 in human laryngeal carcinoma[J].Cell Res,2009,19(7):828-837．

20 Johnstone RM.Revisiting the road to the discovery of exosomes[J].Blood Cells Mol Dis,2005,34:214-219．

21 Gonzalez-Begne M，Lu B，Han X,et al.Proteomic analysis of human parotid gland exosomes by multidimensional protein identification technology (MudPIT)[J].J Proteome Res,2009,8(3):1304-1314．

22 Baran J，Baj-Krzyworzeka M，Weglarczyk K,et al.Circulating tumour-derived microvesicles in plasma of gastric cancer patients，Cancer Immunology[J].Immunotherapy,2010,59(6):841-850．

23 Chen X，Ba Y，MA L,et al．Characterization of microRNAs in serum: a novel class of biomarkers for diagnosis of cancer and other diseases[J]．Cell Res，2008，18(10):997-1006．

24 Pineau P，Volonia S，McJunkin K et al．MiR-221 overexpression contributes to liver tumorigenesis[J]．Proc Natl Acad Sci USA，2010，107(1):264-269．

25 Tanaka Y，Kamohara H，Kinoshita K，et al．Clinical impact of serum exosomal microRNA-21 as a clinical biomarker in human esophageal squamous cell carcinoma[J]．Cancer,2013，119(6)：1159-1167．

26 Ng EK，Chong WW，Jin H，et al．Differential expression of microRNAs in plasma of patients with colorectal cancer: a potential marker for colorectal cancer screening [J]．Gut，2009，58(10):1375-1381．

27 Kosaka N，Iguchi H，Ochiya T,et al.Circulating microRNA in body fluid: a new potential biomarker for cancer diagnosis and prognosis[J].Cancer Sci,2010,101(10):2087-2092．

28 Duijvesz D，Luider T，Bangma CH,et al.Exosomes as biomarker treasure chests for prostate cancer[J].Eur Urol,2011,59(5):823-831．

29 Michael A，Bajracharya SD，Yuen PS,et al.Exosomes from human saliva as a source of microRNA biomarkers[J].Oral Dis,2010,16(1):34-38．

30 Balaj L，Lessard R，Dai L，et al．Tumour microvesicles contain retrotransposon elements and amplified oncogene sequences[J]．Nat Commun，2011，2(2):180．

《疑難病雜志》特色欄目征稿

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2013-08-06)