外泌體在卵巢癌鉑類耐藥中的作用機(jī)制研究進(jìn)展

朱俊，高軍

1南昌大學(xué)第三附屬醫(yī)院婦產(chǎn)科，南昌 330006；2南昌大學(xué)江西醫(yī)學(xué)院研究生部

卵巢癌是女性生殖系統(tǒng)病死率最高的惡性腫瘤，具有發(fā)病率高、病因復(fù)雜、早期癥狀隱匿、進(jìn)展迅速、易轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)等特點(diǎn)，嚴(yán)重危害患者身體健康。2018年美國卵巢癌新發(fā)22 240例，死亡14 070例［1］，患者五年存活率僅為47%［2］。與Ⅰ期卵巢癌患者70%的5年生存率相比，Ⅲ～Ⅳ期卵巢癌患者的5年生存率不及29%［3］。目前，以順鉑和卡鉑為代表的鉑類藥物是卵巢癌術(shù)后化療方案中的主要藥物，但患者極易出現(xiàn)耐藥性，導(dǎo)致治療效果不佳。卵巢癌細(xì)胞對鉑類藥物的高耐藥性已成為晚期卵巢癌患者治療失敗的主要原因之一。50%～70%首診鉑類敏感的卵巢上皮性癌患者在多次化療后出現(xiàn)耐藥性［4］。目前卵巢癌細(xì)胞對鉑類藥物的耐藥機(jī)制仍不明確。耐藥性又稱抗藥性，現(xiàn)多認(rèn)為耐藥性是在分裂過程中基因突變產(chǎn)生的，且隨著分裂次數(shù)的增多，耐藥瘤株出現(xiàn)幾率也越大。并且，耐藥性變異不僅可以傳給后代，還可轉(zhuǎn)移給對藥物敏感的細(xì)胞，是化療失敗的重要原因之一。國內(nèi)外學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，外泌體與卵巢癌鉑類化療耐藥機(jī)制有著千絲萬縷的關(guān)系，并將鉑類耐藥分為靶前耐藥、靶上耐藥、靶后耐藥及脫靶耐藥四大類［5］。外泌體是攜帶DNA、RNA、蛋白質(zhì)及脂質(zhì)等物質(zhì)的盤狀囊泡。供體細(xì)胞首先內(nèi)化細(xì)胞外特殊物質(zhì)形成早期內(nèi)體，并進(jìn)一步發(fā)展為成熟的多泡內(nèi)涵體。內(nèi)體膜內(nèi)向出芽形成數(shù)個(gè)腔內(nèi)囊泡，囊泡與細(xì)胞膜融合后釋放到胞外基質(zhì)中參與細(xì)胞通訊［6］。多種真核細(xì)胞在正常及病理狀態(tài)下均可分泌外泌體于各種體液中，且外泌體的性質(zhì)與豐度取決于其供體細(xì)胞。在腫瘤微環(huán)境中，外泌體可攜帶能反映其母體細(xì)胞特征與狀態(tài)的特殊物質(zhì)廣泛參與腫瘤細(xì)胞的血管生成、增殖轉(zhuǎn)移、免疫調(diào)節(jié)及化學(xué)耐藥等過程。卵巢癌細(xì)胞與正常卵巢細(xì)胞分泌的外泌體在數(shù)量、內(nèi)含物種類與含量上均有著顯著的差異。研究［7］發(fā)現(xiàn)，卵巢癌患者外泌體中DNA拷貝數(shù)的增加可能是腫瘤出現(xiàn)進(jìn)展的信號，可協(xié)助卵巢癌的早期診斷及病情進(jìn)展評估?，F(xiàn)就外泌體在卵巢癌鉑類耐藥中的作用機(jī)制最新研究進(jìn)展作一綜述，旨在為外泌體在卵巢癌治療中的臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 外泌體在卵巢癌靶前耐藥中的作用機(jī)制

靶前耐藥是指化療藥物在作用于靶細(xì)胞之前，因藥物不穩(wěn)定或吸收不良、排泄或分解代謝增加以及藥物的相互作用等原因?qū)е卵帩舛冉档?，進(jìn)而降低癌細(xì)胞對化療藥物的敏感性。與鉑類敏感株相比，耐藥細(xì)胞株中鉑類藥物濃度明顯降低［5］。目前已確定的外泌體靶前耐藥相關(guān)機(jī)制主要包括以下三方面：

1.1 轉(zhuǎn)移藥物輸出蛋白、降低細(xì)胞內(nèi)藥物濃度YAN等［6］研究發(fā)現(xiàn)，膜聯(lián)蛋白A3（annexin A3，ANXA3）的表達(dá)增加是卵巢癌細(xì)胞鉑耐藥的機(jī)制之一。ANXA3在鉑耐藥卵巢癌細(xì)胞系中表達(dá)上調(diào)，且ANXA3高表達(dá)的卵巢癌細(xì)胞可分泌更多外泌體，外泌體又作為載體在細(xì)胞間轉(zhuǎn)移鉑類，降低細(xì)胞內(nèi)鉑的濃度，最終抑制癌細(xì)胞凋亡及誘導(dǎo)耐藥，進(jìn)一步支持以上結(jié)論［7］。

通過吸收外泌體中p糖蛋白（P-glycolprotein，Pgp）獲得耐藥性的方式是腫瘤細(xì)胞耐藥的主要機(jī)制之一。P-gp等跨膜蛋白可將藥物分子轉(zhuǎn)運(yùn)出細(xì)胞，減少細(xì)胞內(nèi)藥物積累，從而降低其細(xì)胞毒性［18］。卵巢癌細(xì)胞可通過外泌體中P-gp的傳遞實(shí)現(xiàn)其耐藥性［19］。除此之外，銅離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白也參與了鉑類藥物在卵巢癌細(xì)胞中的轉(zhuǎn)運(yùn)，其表達(dá)水平的變化可影響細(xì)胞對藥物的敏感性。SAFAEI等［10］研究發(fā)現(xiàn)，與順鉑敏感卵巢癌細(xì)胞相比，順鉑耐藥卵巢癌細(xì)胞中富含運(yùn)輸順鉑的輸出轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白MRP2、ATP7A和ATP7B的外泌體，ATP7A、ATP7B可促進(jìn)耐藥卵巢癌細(xì)胞外泌體的鉑類輸出。

1.2 促上皮細(xì)胞間充質(zhì)化（Epithelial-to-Mesenchymal Transition，EMT）EMT是指上皮細(xì)胞通過特定程序失去細(xì)胞極性及上皮表型，而轉(zhuǎn)化為間質(zhì)表型細(xì)胞的生物學(xué)過程。原發(fā)腫瘤上皮細(xì)胞可通過EMT減弱鉑類藥物的生長抑制作用，侵襲破壞腫瘤的基底膜，獲得較高的遷移、侵襲、抗凋亡和降解細(xì)胞外基質(zhì)的能力，降低藥物療效。孫為家等［11］從卵巢癌順鉑耐藥細(xì)胞株發(fā)生EMT改變與EMT改變后其化療敏感性降低兩個(gè)角度證實(shí)了EMT與卵巢癌順鉑耐藥密切相關(guān)。DNA測序也提示高度鉑類耐藥的卵巢癌細(xì)胞中均存在EMT相關(guān)基因的顯著上調(diào)。LI等［12］的體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，與正常卵巢組織相比，卵巢癌源性外泌體中轉(zhuǎn)化生長因子β1（TGFβ1）含量上調(diào)，激活SMAD2/3信號通路，促進(jìn)EMT，誘導(dǎo)細(xì)胞耐藥。CROW等［13］發(fā)現(xiàn)：與鉑類耐藥卵巢癌細(xì)胞源性外泌體共培養(yǎng)后，A2780細(xì)胞對卡鉑的耐受能力提高了近2倍。研究提出卵巢癌細(xì)胞間外泌體的交換可造成鉑類敏感細(xì)胞的SMAD4突變及EMT表型的永久存在，誘導(dǎo)鉑類耐藥株的產(chǎn)生。

1.3 運(yùn)輸解毒劑或排出細(xì)胞中有害物質(zhì) 外泌體可通過運(yùn)輸解毒劑或排出細(xì)胞中有害物質(zhì)，使藥物敏感的腫瘤細(xì)胞獲得解毒能力，維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)以誘導(dǎo)耐藥。谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶P1（Glutathione S-transferase P1，GSTP1），屬于谷胱甘肽s-轉(zhuǎn)移酶（Glutathione S-transferase，GST）家族的蛋白質(zhì)，其通過將谷胱甘肽與具有潛在破壞性的化學(xué)誘變劑結(jié)合，避免腫瘤細(xì)胞的損傷，實(shí)現(xiàn)耐藥。YANG等［24］首次研究外泌體中GSTP1在耐藥性傳遞中的作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，乳腺癌組織中GSTP1的表達(dá)上調(diào)與紫杉醇化療耐藥高度相關(guān)，外泌體可將GSTP1從耐藥細(xì)胞易位至敏感細(xì)胞，增強(qiáng)敏感細(xì)胞對抗腫瘤藥物的耐藥性，傳遞耐藥性。但外泌體GSTP1在卵巢癌鉑類耐藥中的作用尚有待于進(jìn)一步研究。

2 外泌體在卵巢癌靶上耐藥中的作用機(jī)制

抗腫瘤藥物可造成靶細(xì)胞的DNA損傷，當(dāng)靶細(xì)胞的DNA修復(fù)系統(tǒng)功能缺陷時(shí)（如：核酸切除修復(fù)、堿基切除修復(fù)與同源重組修復(fù)等），即達(dá)到抗腫瘤效果。靶上耐藥是指在抗腫瘤藥物造成靶細(xì)胞DNA損傷后，其受損DNA得到迅速異常修復(fù)，逆轉(zhuǎn)了其死亡結(jié)局，實(shí)現(xiàn)其對該抗腫瘤藥物的耐藥。該耐藥過程主要與靶細(xì)胞的DNA修復(fù)異常有關(guān)［15］。外泌體在卵巢癌靶上耐藥中的作用機(jī)制主要有：

2.1 提高circRNA富集程度 circRNA與腫瘤細(xì)胞增殖、侵襲、遷移、轉(zhuǎn)移和耐藥性密切相關(guān)。與miRNA一樣，腫瘤細(xì)胞的外泌體中circRNA的富集程度明顯高于普通細(xì)胞。外泌體中circRNA可通過“海綿樣”吸附競爭性結(jié)合多個(gè)miRNA，解除miRNA對其靶基因的抑制作用，從而調(diào)節(jié)基因表達(dá)并啟動ceRNA機(jī)制，促進(jìn)細(xì)胞生長及DNA損傷修復(fù)以誘導(dǎo)耐藥［16］。目前尚缺乏關(guān)于外泌體中circRNA在卵巢癌鉑類耐藥的研究。但研究［17］發(fā)現(xiàn)外泌體中過表達(dá)的circPVT1可通過上調(diào)經(jīng)典耐藥相關(guān)基因ABCB1的表達(dá)來增強(qiáng)骨肉瘤細(xì)胞對多柔比星和順鉑的耐藥性。小細(xì)胞肺癌及肝癌組織外泌體中circRNA的異常上調(diào)分別與患者化療耐藥和較差的生存率密切相關(guān)［18-19］。另外，核苷酸切除修復(fù)是DNA修復(fù)的主要途徑，核苷酸切除修復(fù)相關(guān)因子ERCC1-ERCC4是核苷酸切除修復(fù)途徑的關(guān)鍵基因。在包括卵巢癌在內(nèi)的多種癌癥中（如胃癌、結(jié)直腸癌、頭頸癌等）ERCC1參與鉑類化療耐藥，且其表達(dá)水平與鉑類化療療效和生存期呈負(fù)相關(guān)，即ERCC1表達(dá)量增高導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞DNA的修復(fù)能力增強(qiáng)，從而造成鉑類耐藥［20］。XING等［21］在頭頸癌的研究中發(fā)現(xiàn)，鉑類耐藥株源性外泌體中ERCC1、ERCC4含量較敏感株明顯增高。

2.2 促進(jìn)DNA甲基化 DNA修復(fù)與DNA甲基化密切相關(guān)，DNA甲基化可促進(jìn)包括錯(cuò)配修復(fù)、堿基切除修復(fù)與同源重組修復(fù)在內(nèi)的DNA損傷修復(fù)［22］。鉑類耐藥卵巢癌細(xì)胞源性外泌體中DNA甲基轉(zhuǎn)移酶1（DNA Methyl Transferase 1，DNMT1）基因表達(dá)水平明顯高于正常卵巢細(xì)胞［23］。并且，外泌體中高水平的肺耐藥相關(guān)蛋白可增加DNMT1的表達(dá)，維持并促進(jìn)DNA甲基化，抑制細(xì)胞凋亡、誘導(dǎo)卵巢癌細(xì)胞對順鉑的耐藥性［24］。

3 外泌體在卵巢癌靶后耐藥中的作用機(jī)制

腫瘤細(xì)胞在遭受抗腫瘤藥物攻擊后，其DNA的不可修復(fù)性損傷可誘導(dǎo)激活細(xì)胞凋亡信號通路，發(fā)揮抗腫瘤作用。當(dāng)該促凋亡途徑缺陷或抗凋亡途徑異常激活時(shí)，靶后耐藥產(chǎn)生，該耐藥過程中，外泌體可通過多種方式參與細(xì)胞凋亡進(jìn)程。

外泌體選擇性攜帶耐藥相關(guān)miRNA等某些分子并與靶細(xì)胞內(nèi)相應(yīng)受體相互作用，調(diào)控基因表達(dá)并改變耐藥表型，以誘導(dǎo)靶細(xì)胞鉑類耐藥。外泌體攜帶的miR-21-3p可通過下調(diào)NAV3基因以抑制卵巢癌細(xì)胞凋亡，誘導(dǎo)卵巢癌細(xì)胞對鉑化療藥物的耐受性［25］。腫瘤相關(guān)脂肪細(xì)胞及腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞產(chǎn)生的外泌體可顯著增加卵巢癌細(xì)胞中miR-21的表達(dá)并降低凋亡酶激活因子（Apoptotic Protease Activating Factor-1，APAF1），以抑制細(xì)胞凋亡，促進(jìn)鉑類耐藥［26］。

另外，外泌體還可通過改變卵巢癌細(xì)胞微環(huán)境調(diào)控腫瘤細(xì)胞凋亡。卵巢癌細(xì)胞可利用外泌體轉(zhuǎn)運(yùn)非編碼RNA和蛋白質(zhì)以修飾腫瘤微環(huán)境中的周圍細(xì)胞（如成纖維細(xì)胞、上皮細(xì)胞及免疫細(xì)胞等），誘導(dǎo)周圍細(xì)胞衰老并分泌大量信號分子，改變細(xì)胞微環(huán)境以抑制腫瘤細(xì)胞凋亡，促進(jìn)耐藥［27］。WEINERGORZEL等［28］發(fā)現(xiàn)卵巢癌源性外泌體中miR-433可抑制周圍細(xì)胞增殖并影響腫瘤微環(huán)境以促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞耐藥。

4 外泌體在卵巢癌脫靶耐藥中的作用機(jī)制

在卵巢癌中，由鉑類藥物間接作用引起的分子信號通路的改變，亦可造成鉑類耐藥，即脫靶耐藥。磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B（Phosphatidylinositol 3 kinase/protein kinase，PI3K/Akt）信號通路為酪氨酸激酶級聯(lián)反應(yīng)通路，參與許多病理生理活動，其通過調(diào)控多耐藥相關(guān)蛋白抑制細(xì)胞凋亡，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞對鉑類的脫靶耐藥［29］。相應(yīng)的，抑制該通路可顯著增加腫瘤細(xì)胞對鉑類藥物的敏感性，從而逆轉(zhuǎn)其耐藥，成為卵巢癌鉑類化療耐藥的關(guān)鍵調(diào)控因素。

外泌體中miR-21、miR-223、mir-214均可通過PTEN-PI3K/AKT通路促進(jìn)上皮性卵巢癌細(xì)胞的耐藥［30-34］。卵巢癌組織中腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)因子不僅可刺激巨噬細(xì)胞及其外泌體中miR-7的高表達(dá)、下調(diào)EGFR的表達(dá)并抑制下游的AKT/ERK1/2通路以抑制卵巢癌細(xì)胞的侵襲及轉(zhuǎn)移，還可通過調(diào)控細(xì)胞凋亡逆轉(zhuǎn)卵巢癌上皮細(xì)胞對鉑類的耐受性［32］。DORAYAPPAN等［33］研究發(fā)現(xiàn)，與常氧環(huán)境的卵巢癌細(xì)胞相比，暴露于低氧環(huán)境下的卵巢癌細(xì)胞源性外泌體攜帶更強(qiáng)的致癌蛋白（如STAT3和FAS），其可通過FAS/FASL通路顯著增加細(xì)胞的遷移、侵襲和耐藥性。

綜上所述，外泌體可通過參與靶前耐藥、靶上耐藥、靶后耐藥及脫靶耐藥途徑在卵巢癌鉑類耐藥中發(fā)揮作用。減少外泌體的形成和分泌，調(diào)節(jié)外泌體中耐藥相關(guān)miRNA、信號傳導(dǎo)通路、藥物輸出蛋白、DNA損傷修復(fù)基因等方式有望成為鉑類耐藥的卵巢癌患者新的治療策略。另外，外泌體的檢測也可用于預(yù)測卵巢癌患者對不同化療藥物的敏感性，并根據(jù)藥敏結(jié)果選擇性使用化療藥物，實(shí)現(xiàn)個(gè)體化精準(zhǔn)治療，提高化療療效［34］。外泌體還可用于卵巢癌免疫治療及疫苗的開發(fā)［35］。目前，外泌體在卵巢癌的鉑類耐藥中的具體作用機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。