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【综述】外泌体非编码 RNA 在肿瘤发生发展中的研究进展

2018-03-02 19:24

近期,中国医科大学附属第四医院李航宇教授团队在 Cancer Letters 杂志发表题为「The emerging role of exosome-derived non-coding RNAs in cancer biology」的综述文章。该文主要阐述了外泌体的生物发生、释放和摄取机制。另外,作者还讨论了外泌体 ncRNA 对肿瘤发展和耐药性的影响,以及外泌体在肿瘤诊断和治疗中的前景。
 
长期以来,外泌体被认为是无功能的细胞废弃组分。然而,越来越多的研究表明,外泌体可作为细胞间物质交换与信息交流的重要载体。外泌体不仅包含蛋白质成分,还包含一些特异性的非编码 RNA(ncRNA),如 miRNA、lncRNA 和 circRNA,表明可能存在特异的 RNA 分选机制。相应地,细胞内多泡体(MVB)与细胞膜融合后释放外泌体而非诱导自噬,表明可能存在 MVB 分泌的特异性调控机制。细胞识别并摄取循环外泌体 ncRNA 后可诱发肿瘤等相关疾病,这为肿瘤早期活检和治疗提供了新的方法。在靶向治疗中,已将外泌体作为生物载体进行利用。然而,可能存在一个特殊的、未知的药物装载开关。本文重点综述了外泌体的生物发生、释放以及摄取机制,以及外泌体 ncRNA 在促进肿瘤发展,包括抗化疗、转移中的作用。此外,作者还展望了外泌体在肿瘤诊断和治疗中的潜在应用。
 
1. 前言
近年来,肿瘤与微环境(TME)的信息交流对肿瘤的发生发展及侵袭、转移等恶性生物学行为具有重要影响。实体瘤恶性表型的改变不仅可通过直接接触及分泌可溶性因子,还可通过分泌外泌体,改变微环境营养,从而影响恶变的表型。值得注意的是,外泌体是细胞间通讯介质的一个新发现,揭示了细胞间重要的通讯途径,肿瘤细胞可分泌许多外泌体以在局部和远端细胞之间进行信息交流。
 
外泌体是一种比细胞小约 100 倍且含有核酸(ncRNA、DNA)、蛋白质和脂质的囊状小泡。外泌体直径为 30-100 nm,几乎所有细胞都能分泌外泌体。Trams 等人(1981)发现平均直径 40 nm,直径跨度为 500-1000 nm 的脱落囊泡可从各种正常及肿瘤细胞中分离出来;这是首次对外泌体进行描述。Pan、Johnstone 与 Harding 等人(1983)发现并定义了外泌体。一直以来,外泌体被认为是细胞外排作用的重要途径,直到发现树突细胞(DC)通过分泌含有主要组织相容性复合体(MHC)和 T 细胞共刺激分子的外泌体起着重要调节作用。Valadi(2007)发现外泌体可携带 mRNA 和 microRNA(miRNA)在细胞间传递遗传物质,从而在局部和远端细胞之间进行信息交换。这一发现激发了研究者对外泌体研究的兴趣。
 
进一步研究发现,外泌体可作为细胞间信息交流的桥梁,可将核酸、蛋白质和脂质运输至靶受体细胞。肿瘤细胞视外泌体为「垃圾」,从而释放它们以促进肿瘤转移。本文简要综述了外泌体的生物发生、释放和摄取机制。另外,作者还讨论了外泌体 ncRNA 对肿瘤发展和耐药性的重要影响,以及外泌体在肿瘤诊断和治疗中的前景。
 
2. ncRNA 装载入外泌体
装载有 ncRNA 的外泌体转移在许多癌症细胞间通讯中起着重要作用。鉴于 Argonaute(AGO)蛋白在 ncRNA 中的关键功能,其被认为是 ncRNA 的重要载体,而且可能参与 ncRNA 装载入外泌体过程。然而,Gibbings 等人发现纯化的外泌体中仅含有单链成熟的 miRNA、高水平的 GW182(含三核苷酸重复序列蛋白 6A)和低水平的 AGO2 蛋白,并且在外泌体中既没有检测到 P-body 组分,也未检测到 miRNA 抑制的 mRNA,表明 miRNA 载入外泌体不依赖于 miRISC(miRNA 诱导的沉默复合体)。与此一致的是,Ostenfeld 等人未观察到外泌体中含有任何 miRNA 加工蛋白或 miRISC 相关蛋白。在他们的研究中,AGO2 仅在三个重复中的其中之一被检测到。此外,免疫印迹实验结果显示未检测到 AGO2。另外,大多数 AGO2 miRNA 与外泌体无关。以上结果表明,ncRNA 装载到外泌体中可能还存在其它调节机制。
              
图 1. 外泌体介导的胞间通讯机制
     
最近的研究表明,一些 ncRNA 在外泌体中富集,而另一些则几乎不存在,提示存在特定的 miRNA 分选机制(图 1)。在 T 细胞中,外泌体富含的 miRNA 具有相同的特异序列(GGAG),已被鉴定为 EXOmotif。EXOmotif 可被 hnRNPA2B1(异质性胞核核糖核蛋白 A2B1)和 hnRNPA1 特异性识别,从而调控这些 miRNA 选择性进入外泌体。有趣的是,hnRNPA2B1 在外泌体中大部分被 SUMO 化,而 SUMO 化的 hnRNPA2B1 对于 miRNA 分选至外体是必需的。在肝细胞中,外泌体中富含的另一种常见的 miRNA 种子序列(GGCU,一种 hEXO motif)介导其与 RNA 结合蛋白 SYNCRIP(突触结合蛋白结合的细胞质 RNA 互作蛋白;也称为 hnRNP Q 或 NSAP1)的结合,以及控制此类 miRNA 分选至外泌体。敲除 SYNCRIP 损害了特异性 miRNA 装载至外泌体。与 EXOmotif 不同,hEXO motif 正调控 miRNA 定位。将 hEXO motif 嵌入 miRNA 中,可增强 miRNA 装载至外泌体。此外,尽管 hnRNPA2B1 和 SYNCRIP 均可以与外泌体分选基序互作,但它们在装载选定的 miRNA 至外泌体时显示出序列特异性。YBX1(Y-box-binding protein 1)是另一种可结合特定 RNA 结构基序的蛋白质,即外泌体中富集的 mRNA 和 lncRNA 的 ACCAGCCU、CAGUGAGC 和 UAAUCCCA 基序,并可调控特定的 ncRNA 分选至外泌体中(图 1)。
 
因此,ncRNA 分选至外泌体具有选择性。特定蛋白质与特定 ncRNA 序列结合,以调控 ncRNA 分选到外泌体中。然而,ncRNA 分至外泌体中的调控机制仍不甚清楚,因此需要进一步鉴定调控 ncRNA 分至外泌体的其它 RNA 结合蛋白及 RNA 基序。
 
3. 外泌体释放
包含腔内囊泡(ILV)的多泡体(MVB)的产生既是内体分选转运复合体(ESCRT)依赖的又是 ESCRT 非依赖的。胞内产生后,MVB 如何与特定的细胞膜区域结合,并通过质膜融合最终实现外泌体释放可能涉及一系列特异的分泌机制。MVB 的分泌机制现已被广泛研究。
 
外泌体释放与几个关键因子有关,这些因子协同作用使得 MVB 与细胞膜结合,并且在质膜融合后实现外泌体的释放(如图 2 所示)。最为重要的因子是小 GTP 酶,包括 Rab 和 RAL GTP 酶。深入研究 Rab GTP 酶家族发现 70 多个位于表面不同膜上的亚型。Rab GTP 酶在囊泡出芽、脱壳、迁移、系膜和融合中起着重要作用,以调控囊泡的运输。
 
一般地,Rab 对于调节蛋白和效应蛋白是不可或缺的。效应蛋白,如 Sl272 和 Slb2-b,为 Rab27 介导的囊泡运输与融合所必需。在细胞内合成后,Rab 在囊泡中的定位机制尚不清楚,但 Rab 在囊泡中的定位及不同互作效应蛋白的募集赋予囊泡不同的生物学功能。例如,初级内体和次级内体之间的转换可通过 Rab 转换过程中切换 SAND-1 或 Mon1 来实现,Rab5 缺失伴随着包涵体的形成,标志着次级内体 Rab7 的获得。
 
到目前为止,已发现 9 种小 GTP 酶与分泌有关(Rab2B、Rab5、Rab7、Rab9A、Rab11、Rab27A、Rab27B、Rab35、RAL)。Rab 的作用与调节蛋白和效应蛋白密不可分,如 Rab35 和 Rab27 所示。TBC1D10A-C(TBC1 结构域家族成员 A-C)通过在外泌体分泌的寡突胶质细胞中筛选 Rab GAP 文库以调节 PLP-EGFP(蛋白脂质蛋白 1-增强型绿色荧光蛋白)相关的外泌体分泌,而且 Rab27 可结合相应的效应蛋白(Slp4-a、Slac2-b、Munc13-4)以调节分泌小泡的运输和融合。
 
Rab 分别通过两类 Rab 效应蛋白介导 MVB 的转运和质膜融合。在介导外泌体分泌时,Rab 先是处于 MVB 定向运输的亚细胞位置,其后 MVB 与质膜对接融合。在细胞内,肌动蛋白和微管骨架并非随机分布,而是表现出显著地极性分布。肌动蛋白和 Rab 在颗粒分泌中已被广泛研究。相应地,MVB 的靶向运输与肌动蛋白和微管骨架有关,其可直接或间接结合到肌动蛋白和微管骨架上,通过 Rab 和 MVB 膜上相应效应物介导的 MVB 极化运输,并由动力蛋白协助(图 2)。有趣的是,Rab11 和 Rab11 家族的互作蛋白(Rab11FIP)协助囊泡运输肌动蛋白和动力蛋白,定义为近核循环内体(juxtanuclear recycling endosome)。此外,已证实 Rab27A 可与相应的效应蛋白(Slac2-a)及基于肌动蛋白的马达肌球蛋白相互作用以沿微丝运输黑素体(melanosome)。此外,由侵袭性癌细胞形成的富含肌动蛋白的亚细胞结构--伪足(invadopodia)可突起并具有降解细胞外基质(ECM)的能力,且为 Rab27a、CD63 阳性的 MVB 以及关键对接和分泌位点特异性的;皮层肌动蛋白结合蛋白(cortactin)对伪足具有稳定作用,并可进一步增强 MVB 对接位点以促进外泌体分泌。相反地,抑制伪足形成则会显著减少外泌体分泌,表明肌动蛋白在外泌体分泌中起着关键作用。
 
MVB 不仅需要马达蛋白在质膜定向运输中的动力作用,而且也不能与微管骨架「铁路」分开,MVB 沿着微管网络向微管正端运动,最终实现 MVB 与质膜对接融合。然而,跨越 MVB 与质膜对接融合至最终释放外泌体的具体机制尚不清楚。但目前认为包括图 2 所示的步骤。
         
图 2. 分泌性 MVB 的运输和膜融合
        
小 GTP 酶和胞外复合体介导 MVB 膜对接以直接或间接起始 SNARE 复合体的组装(图 2)。Rab27 与相应的效应复合体在 MVB 质膜对接中起关键作用。另外,敲除 Rab27A 细胞的皮层肌动蛋白结合蛋白过量表达,但是外泌体分泌未有变化;说明,Rab27A 可能与皮层肌动蛋白结合蛋白介导 MVB 对接有关。同时,胞外复合体对 SNARE 复合体的组装和控制至关重要。Sec3(胞外复合体组分 1)与靶膜 SNARE(t-SNARE,SYX-5)蛋白 Sso2 相互作用以起始 t-SNARE 组装质膜融合。然而,RAL1 介导的 MVB 膜交换和融合往往与胞外复合体无关,RAL1 的活性形式可激活或募集顶部质膜上的 SYX-5 以促进 MVB 融合,从而促进外泌体的释放。此外,当 SYX-5 不存在时,MVB 则在质膜下积累。
 
小泡 SNARE(v-SNARE)和 t-SNARE 蛋白催化这两种膜的融合(图 2),而 ATP 酶 NSF(N-乙基马来酰亚胺敏感因子)及其接头蛋白拆解 SNARE 复合体以使 SNARE 再循环融合。在 K562 细胞中,VAMP7(囊泡相关的膜蛋白 7,一种 v-SNARE 蛋白)参与 MVB 和质膜融合以及外泌体释放。在哺乳动物和线虫中,SYX-5 也参与 MVB 融合以促进外泌体释放。肿瘤细胞通常需氧进行糖酵解,关键酶 PKM2(肌肉丙酮酸激酶)可通过 SNAP-23(突触体相关蛋白 23,t-SNARE)Ser95 磷酸化来进一步稳定 SNARE 复合体以促进外泌体释放。更有意思的是,伪足是一个关键的外泌体停靠点。另外,伪足的形成和维持需要 VAMP7 和 SNAP23 的配对作用,syntaxin 4(t-SNARE)可介导 MMP(基质金属蛋白酶)转运至伪足。总结而言,这些发现表明,SNARE 至少部分参与伪足的形成,而伪足则间接影响外泌体分泌,表明 SNARE 参与质膜对接融合。ATP 酶 NSF 及其接头蛋白拆解 SNARE 复合体以再循环 SNARE,也为质膜融合所必需。
 
SM 蛋白是可溶性因子,可与囊泡附着前后的 SNARE 相互作用(图 2)。在 SNARE 介导的膜融合过程中,钩状 SM 与细胞膜结合,在细胞膜上钩状 SM 与 trans-SNARE 复合体结合以引导融合。Vps33(一种 SM 家族蛋白)也参与协调 SNARE 复合体组装。在关节挛缩-肾功能不全-胆汁淤积(ARC)综合征中,囊泡分泌异常与 VPS33B(VPS33B,晚期内体和溶酶体相关)突变有关,从而对 SNARE 相关途径产生影响。在肝星状细胞(HSC)中,VPS33B 可与 Rab27A 相互作用以介导 MVB 的转运,从而促进外泌体分泌,这对于造血细胞和白血病的发展至关重要,表明 SM 蛋白家族可能参与 MVB 转运,协调 SNARE 以促进 MVB 与质膜融合中的多重作用。液泡 H+-ATP 酶(v-ATPase)V0 复合体不依赖于 ATP 酶活性(可能在 SNARE 的下游起作用)。在果蝇中,VHA100-1(v-ATPase V0 亚基 a1)可能作为 SNARE 依赖的囊泡下游突触小泡融合效率的调节因子。在秀丽隐杆线虫中,V-ATP 酶的 V0 亚基介导含有 Hedgehog 相关蛋白的外泌体分泌,并且 VHA-5(V0 复合体的最大亚基)的突变会引起 MVB 积累异常增加,表明该复合体控制 MVB 对接和质膜融合的最后一步。
 
4. 外泌体 ncRNA 的摄取
受体细胞的外泌体摄取是细胞间通讯的重要方式。外泌体可直接结合到细胞表面,并与细胞膜融合或通过内吞途径被内化(图 1),从而将 RNA 或蛋白质运输到受体细胞中。特定的受体细胞可通过网格蛋白(clathrin)或胞膜窖(caveolae)介导的内吞作用、吞噬作用或巨胞饮作用来内化外泌体。最近的一项研究表明,外泌体在低 pH 环境下更容易与受体细胞膜融合。有趣的是,酸性细胞外环境也可诱导外泌体在结合到受体细胞之前破裂,其释放的 RNA 或其它物质以旁分泌方式影响着受体细胞。
 
此外,受体细胞还可以通过细胞膜上的同源受体(例如,硫酸乙酰肝素蛋白聚糖(HSPG)和整合素)直接与外泌体结合,从而摄取外泌体及激活特定的信号转导途径。Christianson 等发现 HSPG 作为真正的外泌体内化受体而不是细胞表面的附着位点;外泌体摄取取决于受体细胞中完整的 HSPG 合成和 HS 2-O-硫酸化和 N-硫酸化。此外,胞内衔接蛋白 syntenin 可通过影响 HSPG 以增强受体细胞的外泌体摄取。陈等鉴定出整合素αvβ3、α5β1 和 HSPG 可作为 HSC 来源的外泌体摄取的重要受体和入口。外泌体可与整合素αvβ3 或α5β1 结合,将调节性 miRNA 递送到 HSC 中,从而抑制受体细胞中活化和纤维化相关基因的表达。此外,Hoshino 等发现肿瘤外泌体膜上的整合素可用于预测器官特异性转移。例如,外泌体整合素α6β4 和α6β1 与肺转移有关,而外泌体整合素αvβ5 则与肝转移有关。靶向整合素α6β4 和αvβ5 降低了外泌体的摄取。基于外泌体可与受体细胞膜结合,因此外泌体可用于递送靶向治疗药物。
 
5. 外泌体与肿瘤进展
在过去几年中,大量的研究表明,ncRNA 在肿瘤发展中起着重要作用。ncRNA 对肿瘤细胞的影响涉及很多方面。最近,越来越多的研究证实,包括 miRNA 和 lncRNA 在内的 ncRNA 可通过外泌体影响肿瘤细胞,如增殖、凋亡、转移、化疗耐药和能量代谢等。一项研究发现,这些外泌体 lncRNA 有时可富集在一个 miRNA 家族的种子序列。外泌体传递的非编码基因可以促进肿瘤细胞对肿瘤环境的适应。在下文中,作者总结了自噬、化疗耐药和 ncRNA 介导的转移,癌细胞或其它基质细胞分泌的外泌体包裹物对肿瘤发展的影响。
 
5.1. 外泌体与自噬
目前研究表明,肿瘤细胞自噬显著增强,特别是在低氧条件下,肿瘤细胞可通过增强自噬来适应缺氧。有趣的是,肿瘤细胞外释放也显著增加,特别是在缺氧、暴露于化疗药物和其它胁迫条件下,与此同时,肿瘤侵袭、转移和化学耐药性得到促进。具体来说,缺氧可通过释放富含 miR-21 的外泌体来促进口腔鳞状细胞癌(OSCC)的侵袭和转移。在相同条件下,肺癌细胞可产生富含 miR-23a 的外泌体,以促进血管生成及增强血管通透性,从而有利于肿瘤细胞的生长和转移。
 
然而,在生理条件下,正常细胞的自噬与外泌体释放往往存在动态平衡,即胞内 MVB 产生,溶酶体和自噬体融合降解消化,或细胞膜融合与外泌体释放保持着平衡(图 1)。最近的一项研究表明,在小鼠星形胶质细胞的自噬和外泌体分泌协调关系中,朊蛋白(PRNP)调节小凹蛋白 1(CAV1)对自噬的抑制作用可阻止 MVB 的自噬酶融合,从而促进外泌体的释放。相应地,HEK293T 细胞的 MVB 蛋白 TSG101(肿瘤易感基因 101,ESCRT 亚基的一种)的 ISG 化可促进溶酶体融合和 MVB 降解,从而抑制外泌体分泌。细胞间通讯维持着细胞内稳态,从而实现细胞内物质平衡。外泌体分泌与肿瘤细胞自噬有何关系?外泌体分泌和自噬如何被介导?仍需要进一步的相关实验进行研究。
 
5.2. 外泌体与化疗耐药
舒尼替尼耐药性是晚期肾细胞癌(RCC)患者的一个治疗难题。Qu 等发现,与亲代细胞相比,AKT/FOXO(叉头框 O)轴调节的 lncARSR(具舒尼替尼抗性的 RCC 中激活的 lncRNA)在舒尼替尼抗性的细胞中大量表达,表明 lnARSR 为 RCC 舒尼替尼耐药性所必需。有趣的是,lncARSR 可被包裹进外泌体中,并将舒尼替尼抗性转移到受体细胞中,表明癌细胞可通过含有 lncRNA 的外泌体将生存能力传递给其它受体细胞。在胰腺导管腺癌(PDAC)研究中也发现了同样现象。肿瘤相关成纤维细胞(CAF)可形成大部分 PDAC 肿瘤,其对吉西他滨(PDAC 治疗的化疗标准)产生抗性。然而,吉西他滨治疗的胰腺癌(PC)细胞可将外泌体包裹的 miR-155 递送至受体细胞,从而导致胰腺癌细胞通过下调吉西他滨代谢基因(DCK)而产生抗性。外泌体介导的 lncRNA UCA1 的转移增强了乳腺癌细胞对他莫昔芬的抗性。吉西他滨处理 CAF 可显著增加外泌体得释放。这些外泌体增加了受体上皮细胞中化学抗性诱导因子 Snail,并促进了其增殖和耐药性。因此,CAF 也能够向邻近的癌细胞传递生存能力。近年来,已发现几种外泌体转移的 miRNA 与化学抗性有关。肺癌相关研究发现,外泌体 miR-100-5p 和 miR-96 参与顺铂(DDP)耐药性。另有研究表明,在非小细胞肺癌(NSCLC)治疗中,A549-吉西他滨耐药(GR)来源的外泌体可被亲代敏感细胞内化,从而使得转运的 miR-222-3p 能够增强受体细胞的增殖、吉西他滨抗性、迁移和侵袭。有趣的是,在顺铂诱导的耐药过程中,A549/DDP 细胞和外泌体中 miR-146a-5p 的表达水平显著低于 A549。作为新型生物标志物的血清外泌体 miR-146a-5p 可以预测顺铂对 NSCLC 患者的疗效,并可实时监测肿瘤耐药性的发展。此外,miR-146a-5p 的上调可以逆转 A549/DDP 的耐药性。Zheng 等发现来源于肿瘤相关巨噬细胞的外泌体 miR-21 的转运赋予了胃癌细胞的 DDP 抗性。Mikamori 等发现长期暴露于吉西他滨后,PDAC 细胞中 miR-155 的表达水平升高,并且 miR-155 可增加外泌体的分泌。其后,外泌体递送的 miR-155 可以诱导其它 PDAC 细胞的化疗耐药性。在乳腺癌细胞中,来自抗阿霉素的乳腺癌细胞的外泌体部分通过递送 miR-222 来传递耐药性。以上研究结果表明,外泌体通过转运 ncRNA 从而在肿瘤耐药性中起重要作用(表 1)。

5.3. 外泌体与肿瘤转移
肿瘤来源的外泌体 miRNA 在癌症转移过程中起关键作用。由转移性乳腺癌细胞分泌的外泌体 miR-105 通过下调细胞间紧密连接,并靶向 ZO-1 蛋白破坏单层内皮细胞屏障的完整性而促进内皮细胞的迁移。Li 等发现,miR-21 是缺氧口腔鳞状细胞癌细胞外泌体中显著上调的 miRNA 之一,并且外泌体 miR-21 显著增强了缺氧诱导因子 HIF-1α和 HIF-2α依赖的口腔鳞状细胞癌细胞的迁移和侵袭。乳腺癌细胞可以重编程生态位组织中的葡萄糖消耗,并通过分泌携带高含量 miR-122 的囊泡来促进肿瘤转移。Zhang 等发现星形胶质细胞来源的外泌体 miRNA 通过弥散性肿瘤细胞和脑转移微环境之间的功能交互作用(通过抑制 PTEN 表达),从而促进脑转移瘤的生长。在乳腺癌中,由阿霉素诱导的髓系衍生抑制性细胞(MDSC)释放的携带 miR-126a 的外泌体促进了肺转移。此外,肿瘤来源的外泌体 miRNA 也可以作为配体,结合并激活受体免疫细胞中的 Toll 样受体(TLR),从而触发 TLR 介导的转移前炎症反应,最终导致肿瘤的生长和转移。研究发现,lncRNA MALAT-1 在 NSCLC 患者中高表达,体外实验结果显示血清外泌体来源的 lncRNA MALAT-1 能够促进肿瘤迁移。以上研究结果见表 1。
          
表1. 外泌体非编码 RNA 促进不同肿瘤的耐药性和转移
 
                       
6. 外泌体的应用前景
癌症无创早筛是肿瘤研究经久不衰的热门课题。随着全球液体活检的临床进展,循环肿瘤细胞(CTC)、游离循环肿瘤 DNA(ctDNA)以及外泌体相关的临床试验正在迅速发展;相关信息可于该网站(https://clinicaltrials.gov/)查询。随着液体活检领域(包括 ctDNA、CTC 和外泌体)的深入研究,逐渐打开了早期个体化治疗的大门。外泌体具有明显的优势:首先,外泌体比 CTC 更容易富集。其次,分泌的囊泡可以有效地防止核酸在体液中降解。因此,外泌体在临床应用中的前景无限。外泌体的癌症治疗领域的前景主要包括以下几个方面:
 
6.1. 阻断外泌体的生物发生和循环消除外泌体
通过干扰因子或增加其代谢外排,从而阻碍恶性外泌体的发生发展,主要涉及抑制外泌体的生物发生机制。天然地,外泌体的减少将降低 ILV 产生 MVB 时对 ESCRT 复合体的干扰。VPS4A 参与 ESCRT 复合体的循环调控;在 MCF-7 细胞中沉默辅助蛋白 VPS4A/B 降低了外泌体的释放。在人肝癌细胞中,VPS4A 参与调控外泌体 miRNA 的分泌和摄取。许多因子介导 MVB 的释放,如敲低小 GTP 酶、肌动蛋白和微管细胞骨架、皮层肌动蛋白、SNARE、SM 蛋白和 V0-ATP 酶会引起 MVB 的异常积累或分布,最终导致外泌体的释放减少。此外,伪足 n-WASp(神经 Wiskott-Aldrich 综合征蛋白)和 Tks5 的干扰显著降低肿瘤细胞外泌体的分泌。一些研究评估了用于治疗癌症的循环外泌体的选择性靶向消除。可通过恶性外泌体表面的生物标志物,如脂质、蛋白质和糖蛋白等来实现。纳米金颗粒靶向构建特异性外泌体为治疗癌症提供了选择性靶向消除的选择。

6.2. 外泌体载体
与常规的靶向载体相比,外泌体具有更高的安全性和生物利用度,并且具有较低的全身毒性和免疫原性。此外,与直接药物化疗相比,外泌体显著改善了治疗效果。外泌体不仅可以装载 siRNA 和化疗药物以进行靶向治疗,而且还可以进行免疫佐剂介导的免疫治疗。然而,作为载体的外泌体在靶向治疗中效果如何?Caponnetto 等人的研究表明,外泌体的摄取效率显著依赖其大小,不同大小的外泌体表现出不同的摄取率。Agrawal 等人发现乳汁来源的装载紫杉醇的外泌体具有显著的药物功效。值得注意的是,研究人员试图通过系统评估关键参数(包括孵育时间、体积、温度及胞外囊泡:胆固醇结合(EV:cc)-siRNA 比率)的影响来确定最佳的递送条件。此外,有研究报道利用进化上保守的 late-domain(L-domain)途径将外源蛋白质装载到外泌体中,其中 Ndfip1(Nedd4 家族互作蛋白 1)的表达作为 WW-Cre 的外泌体包装的分子开关。此外,外泌体模拟的纳米囊泡可以作为递送 RNAi 到细胞质的手段之一,并且已在装载有针对 c-Myc 的 siRNA 外泌体中得到证实。
 
7. 总结
外泌体是细胞间信息交换的一种新方式,其在肿瘤细胞发展中起着重要作用。肿瘤来源的外泌体(TD-exosomes)含有特定的蛋白质和 RNA。作为纳米级生物囊泡,外泌体内含物可得到较好地保护且不会被降解。有趣的是,靶向的 ncRNA 传递可以促进细胞间遗传物质的通讯和交换,并对细胞的生物学行为产生显著影响。该文重点讨论了外泌体 ncRNA 的装载及外泌体分泌与摄取的分子机制,这对于理解和操纵细胞间信息交换的外泌体具有重要意义。此外,外泌体 ncRNA 的摄取如何导致肿瘤细胞增殖、侵袭、转移、耐药性和其它行为上的改变,以及外泌体是否可以作为肿瘤早期液体活检的标志物,对于这些问题的探索仍在继续。利用外泌体进行治疗的前景主要包括控制胞间信息交换和药物靶向递送。应继续加大力度来揭示外泌体分泌的特定机制;另一方面,外泌体的递送效率需进一步改进。为此研究者们进行了众多尝试,但还存在较多问题和挑战。但随着研究的深入,我们有理由相信在肿瘤诊断和靶向治疗方面将会取得更多令人鼓舞的进展。


 
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