外泌体的生物特点及在肿瘤诊断中的应用

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1、外泌体的生物特性及在肿瘤临床诊断中的应用陈利鹏摘要：外泌体是生物体内广泛存在的由各类细胞释放的囊泡小体，被磷脂双分子层包裹。里面含有蛋白和RNA等多种成分，在细胞间信息传递中扮演重要角色。具有抗肿瘤免疫、促血管新生等生理功能。在肿瘤的发生发展中起着重要的作用，特别是有携带肿瘤遗传信息、调节肿瘤微环境、促进肿瘤血管生成等效应。越来越多的研究将目光投向了利用外泌体进行疾病的诊断、预后及治疗临床应用。本文就其研究现状和在肿瘤临床诊断中的应用做简要综述。关键词：外泌体，肿瘤，诊断，临床应用1外泌体简介外泌体（exosome）是细胞向外分泌的一种囊状小泡，直径大约40-140nm。具有脂

2、质双层膜结构[1]。Johnstone在网织红细胞培养液中分离得到一种囊泡状的结构物质，并将其命名为外泌体（exosome）[2]。但当时研究人员认为它只是一种细胞的废弃物。最近几年研究发现，外泌体广泛存在并分布于各种体液中，携带和传递重要的信号分子，形成了一种全新的细胞间信息传递系统，影响细胞的生理状态并与多种疾病的发生和进程密切相关。2013年，诺贝尔生理或医学奖颁发给了外泌体领域的三位科学家，使得外泌体成为医学领域研究的热点。目前外泌体研究主要集中在细胞通讯介导细胞行为、生物标志物筛选、药物载体研发三大方向[3]。1.1外泌体的形成真核细胞和原核细胞都能分泌细胞外小囊泡（

3、extracellularvesicles，EVs）。在哺乳动物中，血液、淋巴液、组织液、尿液都能分离到EVs[4]。细胞向外分泌的膜性小囊泡有多种，包括微泡（microvesicle）、凋亡小体和外泌体。微泡是细胞胞体直接出芽，脱落后形成的细胞外囊泡，直径约50-1000nm。凋亡小体则是细胞凋亡时产生的囊泡，一般直径在500-2000nm。外泌体是通过细胞内体途径生成，首先是细胞内内溶酶体微粒体内陷，形成多囊泡小体（multi-vesiclebody，MVBs），在刺激作用下，多囊泡小体与细胞膜融合，然后将小体内的囊泡释放到细胞外，即为外泌体。外泌体大小均一，直径一般在40

4、-140nm[5]。1.1外泌体的组分外泌体是膜性小体，富含胆固醇和鞘磷脂。外泌体内含有蛋白、脂质、DNA、RNA，能作为信号分子传递给其他细胞从而改变其他细胞的功能。蛋白质占据了外泌体内含物的很大部分，种类非常丰富，根据Vesiclep数据库显示，外泌体以及各种胞外囊泡中大约包含92897种蛋白质[6]。这些蛋白大致可分为两类：一类是外泌体中普遍存在，参与其结构形成的蛋白质，多分布于外泌体的表面或内腔中，包括微管蛋白、肌动蛋白和微丝结合蛋白等细胞骨架成分；膜转运和融合相关蛋白，如:Annexins、多种Rab蛋白、Flotillin、Alix和TSG101等；一些信号分子，如

5、蛋白激酶、G-蛋白等；还有大量与外泌体生成密切相关的四跨膜区蛋白质超家族成员，如CD9、CD63、CD81和CD82等[7,8]。另一大类蛋白质与细胞来源有关，相对特异。抗原呈递细胞来源的外泌体中含有丰富的MHC-I和MHC-II、CD80和CD86；血小板来源的外泌体中含有血友病因子和整合蛋白CD41a；而T淋巴细胞分泌的外泌体表面带有穿孔蛋白和颗粒酶[9]。肿瘤细胞产生的外泌体中还可以检测到过度表达的蛋白质标志物，如FasL、TRAIL和TGF-β等肿瘤抗原和免疫抑制蛋白，这使得外泌体在肿瘤及相关疾病的诊断中具有重要的潜在应用价值。外泌体内的RNA主要为小RNA，如miRN

6、A，不仅仅是遗传信息的内源性调控者也是调节细胞通讯的分泌因子及疾病的生物标志物。从人乳汁中提取的外泌体中含有60余种与免疫调节相关的miRNA；胶质瘤细胞的外泌体中则含有大量与细胞增殖迁移、血管形成和免疫反应相关的miRNA；肿瘤来源的外泌体中miRNA的存在极为普遍并且丰度较高，在肿瘤自身的调控中发挥重要作用，目前已成为研究热点[10]。目前发现，RNA含量丰富的外泌体，主要参与组织间遗传信息的传递过程；RNA含量低的外泌体，如免疫细胞来源的外泌体，主要在抗原递呈和免疫共刺激过程中发挥作用。1.2外泌体的作用方式外泌体释放后，可以通过近分泌、旁分泌和内分泌等三种方式实现生物信

7、息的交换和传递。外泌体可以通过细胞间质作用于近距离的细胞，也可以进入血液或其他体液循环作用到远距离的靶细胞。距离较近的可由近分泌途径直接被受体细胞吸收，距离稍远的可由旁分泌途径被吸收，还有部分外泌体进入循环系统作用于全身系统由内分泌途径被吸收。外泌体与靶细胞发生作用的方式一般有一下2种[11]：(1)通过蛋白或其他活性物质直接作用于靶细胞表面的受体；(2)通过与靶细胞膜融合，将外泌体中的成分释放到胞内。一旦外泌体被受体细胞吸收后，其内载有的脂质、蛋白质、mRNA、microRNA等成分可以通