外泌體在結(jié)直腸癌中的研究進展

李在明 魏正強

摘要：近年來，由于對外泌體的不斷認識和了解，研究外泌體已成為當(dāng)下的熱點，外泌體是細胞分泌的一種納米級囊泡結(jié)構(gòu)，可來源于機體正常細胞及腫瘤細胞，在血液、唾液、尿液、母乳等多種體液中均有分布，其參與許多生物學(xué)和病理學(xué)過程，主要是由于它們在細胞間通訊作用，源自結(jié)直腸癌（CRC）細胞的外泌體與腫瘤發(fā)生、進展、轉(zhuǎn)移、預(yù)后等相關(guān)。本文就外泌體在結(jié)直腸癌中的研究進展進行綜述。

關(guān)鍵詞：結(jié)直腸癌;外泌體;標(biāo)志物;腫瘤微環(huán)境

中圖分類號：R735.35? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2019.03.014

文章編號：1006-1959（2019）03-0042-03

Abstract：In recent years， due to the continuous understanding and understanding of exosomes， research on exosomes has become a hot spot. Exosomes are a kind of nano-sized vesicle structure secreted by cells， which can be derived from normal cells and tumor cells in the blood. It is distributed in various body fluids such as saliva， urine， and breast milk. It is involved in many biological and pathological processes， mainly due to their intercellular communication， and the exosomes derived from colorectal cancer （CRC） cells. Tumor development， progression， metastasis， prognosis， etc. This article reviews the research progress of exosomes in colorectal cancer.

Key words：Colorectal cancer;Exosomes;Markers;Tumor microenvironment

結(jié)直腸癌（colorectal cancer，CRC）是全球消化系統(tǒng)最常見的癌癥類型，2018年估計將有超過180萬新發(fā)病例和88.1萬死亡病例，結(jié)直腸癌的發(fā)病率和死亡率在不同國家差異很大，在發(fā)達國家，通過長期篩查、早期檢測及科學(xué)的治療，大大降低了發(fā)病率和死亡率，例如美國和日本，然而，全球總體呈逐年上升趨勢[1]。預(yù)計到2030年，結(jié)腸直腸癌（CRC）的全球負擔(dān)將增加60%，有超過220萬的新發(fā)病例和110萬死亡病例[2]。來源腫瘤細胞的外泌體似乎與腫瘤微環(huán)境調(diào)節(jié)、腫瘤侵襲、血管生成、腫瘤逃逸和細胞死亡等不同過程有關(guān)[3]，同時外泌體還可被用作藥物治療的載體，有望成為一種全新的分子治療手段，使治療更具有目的性及有效性[4，5]，表明了研究外泌體的重要性及可行性，并且在我們感興趣的結(jié)直腸癌領(lǐng)域，腫瘤來源的外泌體參與CRC的發(fā)生、進展和轉(zhuǎn)移。本文就外泌體在結(jié)直腸癌中的研究進展進行綜述。

1外泌體簡介

外泌體是由脂質(zhì)雙分子層包裹的微小囊泡，然而對這些顆粒的大小沒有共識，在相關(guān)文獻中，外泌體定義的變異范圍從30～100 nm，40～100 nm，50～150 nm到40～200 nm[6-9]，其可來源于機體正常細胞及腫瘤細胞，在血液、唾液、尿液、母乳等多種體液中均有分布，外泌體特定區(qū)域的鑒定與識別可以幫助我們揭示其發(fā)生過程中的機制以及它們的特定功能區(qū)。外泌體領(lǐng)域的大量研究集中于通過高通量技術(shù)鑒定和分類這些復(fù)雜的囊泡成分，例如基于質(zhì)譜的蛋白質(zhì)組學(xué)，脂質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)以及基于微陣列和基于下一代測序的轉(zhuǎn)錄組學(xué)（mRNAs，miRNAs和其他RNAs），來自各種細胞類型和體液的262個基于多組學(xué)的細胞外囊泡高通量數(shù)據(jù)鑒定的172080個特定區(qū)域及相應(yīng)成分已經(jīng)保存于EVpedia數(shù)據(jù)庫（http：//evpedia.info），這是一個用于系統(tǒng)分析和研究外泌體的網(wǎng)站，旨在方便及激發(fā)人們研究外泌體[10]。

2外泌體參與結(jié)直腸癌的形成、侵襲和轉(zhuǎn)移

相關(guān)文獻研究表明，腫瘤來源的外泌體可通過參與微血管生成、調(diào)節(jié)基質(zhì)細胞、重鑄細胞外基質(zhì)等途徑改變腫瘤微環(huán)境，從而通過多種途徑促進腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移。不僅局限于腫瘤來源的外泌體，包括血小板、成纖維細胞以及基質(zhì)細胞等非腫瘤細胞來源的外泌體，同樣可進入腫瘤細胞釋放內(nèi)容物從而調(diào)節(jié)腫瘤的侵襲、轉(zhuǎn)移[11，12]。

CRC細胞分泌的外泌體顯示出誘導(dǎo)結(jié)直腸間充質(zhì)基質(zhì)細胞（cMSCs）的形態(tài)和功能發(fā)生變化的能力，導(dǎo)致非典型細胞的產(chǎn)生并刺激腫瘤細胞增殖，遷移和侵襲，癌細胞外泌體積極參與腫瘤進展和惡性轉(zhuǎn)化[13]。來源于CRC細胞的外泌體含有顯著高于來源正常結(jié)直腸上皮細胞的外泌體miR-10b水平。生物信息學(xué)分析將PIK3CA鑒定為miR10b的潛在靶基因，熒光素酶報告基因測定證實miR-10b直接抑制PIK3CA基因表達，外泌體miR-10b與成纖維細胞共培養(yǎng)，結(jié)果顯著抑制PIK3CA表達并降低PI3K-Akt-mTOR通路活性，最后，含有miR-10b的外泌體減少了成纖維細胞增殖，但促進了TGF-b和SMα-肌動蛋白的表達，表明外泌體miR-10b可以激活成纖維細胞轉(zhuǎn)變?yōu)楸磉_肌成纖維細胞標(biāo)志物的癌癥相關(guān)成纖維細胞（CAF），這些活化的成纖維細胞能夠在體外和體內(nèi)促進CRC增殖[14]。Bhome R等人從MRC5成纖維細胞中分離外泌體，進行差速離心，產(chǎn)生外泌體沉淀，其富含囊泡相關(guān)的四跨膜蛋白（CD63和CD81），內(nèi)體蛋白（TSG101和Alix）和小RNA，并證實了外泌體miR-21在結(jié)腸直腸癌進展中的重要性，該團隊之前研究表明miR-21過表達成纖維細胞直接增加CRC細胞增殖和遷移能力，并提出成纖維細胞外泌體轉(zhuǎn)移到結(jié)腸直腸癌細胞，導(dǎo)致細胞miRNA水平增加，影響細胞增殖和化學(xué)抗性[15]。

3外泌體參與結(jié)直腸癌診斷

結(jié)直腸癌早期常無特殊癥狀，這種情況極大地使早期篩查、診斷及治療復(fù)雜化，目前結(jié)直腸癌的診斷主要依靠大便隱血試驗、癌譜、直腸指檢、纖維結(jié)直腸鏡及腸鏡下活檢或切除病灶后行病理檢查，多數(shù)患者就診時已是中晚期，且高質(zhì)量的腸道準(zhǔn)備和病灶取材使患者倍感痛苦、畏懼就醫(yī)，大大增加了早期篩查及診斷結(jié)直腸癌的難度，因此，結(jié)直腸癌診療技術(shù)仍需提高， 尋找早期診斷的生物標(biāo)志并研究其機制具有重要的意義。

相關(guān)研究表明，從乳腺癌，肺癌和卵巢癌細胞或培養(yǎng)的癌細胞分離的HSP70+外泌體的量大于從健康供體細胞分離的外來體的量;miRNA表達譜有效地將癌癥進行分期，且長期以來已經(jīng)提出miRNA作為各種癌癥中的合適的診斷和預(yù)后生物標(biāo)志物[16]。Herrera M等研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)分析基于NF細胞及其外泌體時，分別由2個相關(guān)連但不相同的sncRNA基因座U1和RNVU1-17在細胞區(qū)室中過表達，而在CAF和它們的外泌體之間進行分析時，在CAF衍生的外泌體中同樣過表達，指出這2個sncRNA可作為潛在生物標(biāo)志物用于診斷結(jié)直腸癌[17]。

腫瘤來源外泌體被運輸?shù)窖h(huán)系統(tǒng)，這為通過微創(chuàng)血液檢測發(fā)現(xiàn)早期結(jié)直腸癌患者提供了機會，但仍然沒有標(biāo)準(zhǔn)方法來分離癌細胞外泌體與血漿外泌體群體[18]，外泌體作為診斷標(biāo)志物的應(yīng)用是一個相對較新的領(lǐng)域，需要更多的研究和探索性工作。

4外泌體參與結(jié)直腸腫瘤治療

隨著MDT討論的日益成熟，結(jié)直腸癌的治療上升到了一個新的高度，根據(jù)腫瘤的分期，K-ras、N-ras、BRAF基因狀態(tài)和患者實際情況，采取精準(zhǔn)化、個體化治療。此外，已顯示含有非編碼RNA的基質(zhì)外泌體通過修飾受體癌細胞中的基因表達來增加化療和放療抗性[19]。

結(jié)直腸癌治療是系統(tǒng)化治療，化學(xué)治療占有舉足輕重的地位，由于化學(xué)治療對所有增殖細胞的非特異性作用和與免疫抑制有關(guān)聯(lián)，化療藥物在殺傷腫瘤細胞過程中，通常導(dǎo)致多器官系統(tǒng)中的副作用，例如胃腸道反應(yīng)（腹瀉，食欲減退，惡心、嘔吐等）?；煻靖弊饔孟拗屏嘶煹挠行蜻M行，少部分患者因此終止化療。Kurywchak P[20]等研究發(fā)現(xiàn)，外泌體dsDNA誘導(dǎo)成熟的IL-1β分泌和激活炎癥介質(zhì)，這是腹瀉等副作用的主要原因，在伊立替康給藥后48 h收集的結(jié)直腸癌（CRC）患者的血漿樣本中，觀察到治療后dsDNA濃度增加，當(dāng)使用減弱外泌體分泌的中性鞘磷脂酶抑制劑GW4869處理時，顯示培養(yǎng)基中dsDNA的減少，并減輕腹瀉，體重減輕等并發(fā)癥，其他體內(nèi)實驗表明，使用炎性抑制劑沙利度胺治療可減少腸縮短和腸損傷而不降低伊立替康的抗腫瘤作用[20]。

Ren J等[21]研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA H19在CAC小鼠的腫瘤組織中高度表達，在不同腫瘤（TNM）階段的CRC患者樣品中也證實了H19的上調(diào)。此外，H19通過作為CRC中miR-141的競爭性內(nèi)源RNA海綿激活β-連環(huán)蛋白途徑，而miR-141顯著抑制CRC細胞的干細胞;腫瘤相關(guān)成纖維細胞通過轉(zhuǎn)移外泌體lncRNA H19促進結(jié)直腸癌的干性和化療耐藥性，因此，提供了可以通過干預(yù)lncRNA H19來治療結(jié)直腸癌的新的研究方向。

5外泌體與結(jié)直腸癌預(yù)后

結(jié)直腸癌的TNM分期、脈管神經(jīng)有無癌浸潤、環(huán)周切緣、術(shù)前、術(shù)后CEA水平、MSI等可作為判斷結(jié)直腸癌預(yù)后的指標(biāo)，Li C等通過定量分析15對CRC組織和癌旁組織中的SPINT1-AS1和相應(yīng)的轉(zhuǎn)錄物SPINT1 mRNA的表達水平，以及45對術(shù)前和術(shù)后血清外泌體樣品含量分析，發(fā)現(xiàn)與癌旁組織相比，CRC組織中SPINT1-AS1的表達增加，高SPINT1-AS1表達與區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、遠處轉(zhuǎn)移和較短的無復(fù)發(fā)生存期（RFS）相關(guān)，Cox回歸分析表明 SPINT1-AS1是RFS的獨立預(yù)后因素[22]。 Liu L等發(fā)現(xiàn)外泌體中的LncRNA GAS5和miR-221表達是CRC的獨立預(yù)后因子[23]。

6展望

外泌體作為腫瘤微環(huán)境的重要組成部分，參與到結(jié)直腸癌發(fā)生、發(fā)展的多個環(huán)節(jié)，對其進行深入研究，有望找到早期篩查結(jié)直腸癌、防治結(jié)直腸癌復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移及耐藥、為抗腫瘤治療尋找新的方向。目前大多數(shù)研究主要集中在尋找外泌體作為CRC的早期診斷和預(yù)后預(yù)測。然而，外泌體純化方案缺乏標(biāo)準(zhǔn)化和有效性仍然是CRC相關(guān)外泌體研究的主要挑戰(zhàn)之一，研究外泌體在結(jié)直腸癌中的角色具有巨大的空間和挑戰(zhàn)。

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收稿日期：2018-11-23;修回日期：2018-12-5

編輯/楊倩