外泌體在胃癌遠處轉移和耐藥性中的研究進展

陳舒 張靜蕾 榮康 張楠 孫維義

1河南中醫藥大學（鄭州 450046）；2中山大學附屬第一醫院（廣州 510080）；3鄭州大學第五附屬醫院消化內科（鄭州 450052）；4河南中醫藥大學第一附屬醫院普外科（鄭州 450003）

胃癌（GC）是最常見的腫瘤之一，是全球癌癥相關死亡的第四大原因［1-2］。目前，中國發病率仍居高不下，每年國內胃癌新發病例占世界總數的46.8%［3］。早期胃癌缺乏特異性體征，大多數病例確診時已經是晚期，常伴有浸潤和遠處轉移［4］。在轉移性（晚期）胃癌患者中，雖首選的治療方法是手術，但效果較差，往往輔以放化療治療［5］。由于耐藥性的迅速出現，許多患者在化療后仍會復發，嚴重影響患者的預后［6］。外泌體（EXOs）這一癌癥細胞間通訊調控劑的發現，為腫瘤的深入研究提供了新的視角［7］。EXOs 是直徑范圍為30 ～150 nm 的納米級膜囊泡，其脂質雙層結構可保護其內容物免受降解，使其在參與許多生理和病理過程的細胞間通訊中起著至關重要的作用［8-9］。大量研究表明［10-13］，EXOs可通過腫瘤微環境（TME）內的細胞間通訊參與胃癌的遠處轉移和耐藥性的發生。在本綜述中，我們總結了源自癌細胞和TME的EXOs 影響胃癌轉移及化療耐藥的機制（圖1），為未來胃癌轉移及耐藥的治療提供潛在方向和理論基礎。

圖1 外泌體在GC 遠處轉移和耐藥發生的潛在機制Fig.1 Potential mechanisms of exosomes in distant metastasis and drug resistance in gastric cancer

1 外泌體概述

1989 年，JOHNSTONE［14］將在網織紅細胞成熟期間，與轉鐵蛋白受體釋放到細胞外這一過程相關的功能性囊泡定義為外泌體。外泌體起源于細胞膜表面的內吞作用，通過向內“出芽”形成早期內體，后慢慢成熟為晚期內體，其包裹特定的蛋白質，核酸和其他物質以形成多個腔內囊泡（ILVs），這是外泌體的前體。這些囊泡在晚期內體中積累，從而將內體轉化為多囊泡體（MVBs）。隨后，這些MVBs 或與溶酶體融合，導致被降解；或與質膜融合，導致其內部囊泡的釋放，即外泌體的釋放［15］（圖2）。

圖2 外泌體的結構組成和生物發生的示意圖Fig.2 Schematic diagram of the structural composition and biogenesis of exosomes

2 外泌體在胃癌遠處轉移中的作用

原發性腫瘤發展為遠端繼發性腫瘤這一過程稱為遠處轉移，一旦確診就被認為是大多數癌癥類型的最后階段。轉移發生的機制非常復雜，與原發腫瘤的分裂、侵襲、逃避免疫監視和組織微環境的調節有關［16］。由于外泌體在轉移前生態位（PMN）和癌癥轉移的形成中起著不可或缺的作用。因此，研究外泌體介導的胃癌遠處轉移的潛在機制可能為確定胃癌治療的新治療靶點提供新的線索。目前，胃癌的遠處轉移多見于腹膜轉移、肝轉移、肺轉移及淋巴轉移（表1）。

表1 參與胃癌遠處轉移的外泌體Tab.1 Exosomes involved in distant metastasis of gastric cancer

2.1 胃癌腹膜轉移 腹膜轉移是胃癌最常見的轉移方式，這一過程已被“種子和土壤”理論所描述［17］。外泌體在“種子”和“土壤”之間的細胞間通訊中發揮著關鍵作用［18］。有研究［18］報道，外泌體miR-106a 通過減輕Smad7 在胃癌腹膜轉移期間的抑制作用來激活轉化生長因子-β（TGF-β）/Smad通路，并誘導間皮間充質轉化（MMT），促進腹膜轉移。ZHU 等［19］證實外泌體miR-106a 能夠通過靶向Smad7 和金屬蛋白酶組織抑制因子2（TIMP2）來激活TGF-β 途徑來誘導MMT 促進腹膜轉移。研究［20］證明來自GC 細胞的含煙酰胺N-甲基轉移酶（NNMT）的外泌體通過TGF-β/Smad2 信號傳導促進腹膜轉移。KIMURA 等［12］發現來自間充質干細胞（MSC）的外泌體miR-29b 能夠阻斷TGF-β1 信號抑制MMT，抑制胃癌腹膜轉移。

由上發現不同細胞來源的外泌體的作用存在差異：胃癌來源的外泌體在腹膜轉移中發揮促進作用，而間充質干細胞則發揮抑制作用。TGF-β信號通路和MMT 在外泌體促進胃癌腹膜轉移中充當重要角色：阻斷TGF-β信號通路的激活和（或）阻滯MMT 的發生可切斷外泌體與胃癌腹膜轉移之間的聯系，從而發揮抗胃癌腹膜轉移的作用。未來開發包裹MMT 阻斷藥物或TGF-β 抑制劑的外泌體可能在對抗胃癌腹膜轉移中具有潛在的治療價值。

2.2 胃癌肝轉移 血液轉移是腫瘤細胞擴散到遠處的主要途徑，來自胃腸道的大部分血液通過門靜脈流向肝臟，使肝臟成為胃癌轉移最重要的靶器官［13］。QIU 等［13］驗證了外泌體miR-519a-3p通過激活肝內巨噬細胞中的雙特異性磷酸酶2（DUSP2）-絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）/細胞外信號調節激酶（ERK）軸，促進肝轉移。YANG 等［21］發現外泌體-環狀RNA 泛素接合酶E2Q2（circ UBE2Q2）能夠抑制自噬并促進糖酵解，激活信號轉導和轉錄激活因子3（STAT3）信號通路和上皮間質轉化（EMT），促進胃癌肝轉移。抑制巨噬細胞的M2 極化并削弱肝臟中轉移前的生態位可能是治療胃癌肝轉移的新策略。目前外泌體在胃癌肝轉移的基礎研究較少，還需更深入的研究。

2.3 胃癌肺轉移 胃癌細胞通過血液傳播導致肺轉移瘤的生成，盡管僅有0.5% ～ 16%的胃癌患者在確診時已發生肺轉移，但這些患者的5 年生存率僅為2% ～ 4%［22］。研究［23］顯示，腦內RAS 相關蛋白31（RAB31）促進胃癌細胞外泌體釋放，從而促進胃癌肺轉移的發生。有實驗證實［24］，長鏈非編碼RNA01091與miR-128-3p結合后會靶向E74樣ETS轉錄因子4（ELF4），ELF4 通過與尾型同源框轉錄因子-2（CDX2）結合，促進肺轉移。GU 等［22］發現GC 衍生的外泌體激活ERK 信號通路，誘導巨噬細胞免疫抑制表型分化，并促進PMN 和肺轉移的形成。ZHANG 等［25］驗證了外泌體circFCHO2 通過海綿miR-1-3p，激活JANUS 激酶194（JAK194）/STAT5 途徑，促進了胃癌肺轉移。

胃癌來源的外泌體似乎是通過激活癌癥相關信號通路或誘導巨噬細胞的極化和PMN 的形成來促進肺轉移的發生。然而，胃癌如何通過重編程巨噬細胞的表型和功能促進肺PMN 的形成尚不清楚。目前只能從外泌體抑制劑、通路抑制劑和抑制巨噬細胞的極化處出手，未來需要更多相關性基礎研究來探索胃癌肺轉移的相關機制。

2.4 胃癌淋巴結轉移 淋巴結轉移（LNM）不僅是胃癌較突出的轉移途徑，也是胃癌患者疾病進展和預后不良最突出標志［26］。闡明LNM 背后的機制才能改善胃癌的預防和治療效果。研究［27］發現，外泌體hsa_circ_0000437 通過熱休克蛋白A2（HSPA2）-ERK 信號通路促進了LNM。WANG 等［28］用淋巴轉移性胃癌細胞外泌體通過調節Ras 同源家族成員A（RhoA）/yes 相關蛋白（YAP）/prospero 同源盒蛋白-1（Prox1）/肉堿棕櫚酰轉移酶1A（CPT1A）信號軸介導外泌體傳遞，導致腘窩淋巴結的轉移。外泌體在胃癌淋巴結轉移中的基礎研究過少，目前其發生的具體機制尚不明確，因胃癌來源的外泌體可以促進淋巴結轉移，或許使用外泌體拮抗劑能達到抗LNM 的效果。

3 外泌體在胃癌化療耐藥中的作用

許多患者在治療一段時間后，會出現藥物的有效性和效力降低，從而導致癌癥復發，這是癌癥治療中最關鍵的障礙之一，也是患者治療失敗的常見原因［29］。作為新型細胞間通信系統的一部分，外泌體攜帶和傳遞調節細胞生理狀態的信號分子，在胃癌化療耐藥中發揮重要作用［30］。由外泌體介導的胃癌化療耐藥機制總結如下（表2）。

3.1 泛素-蛋白酶體途徑參與外泌體促化療耐藥過程 泛素-蛋白酶體途徑介導著代謝酶和信號通路的激活和降解，并影響免疫檢查點的激活和腫瘤微環境的變化［31］，因此是研究和開發癌癥治療新策略的關鍵靶標。JING 等［32］揭示了順鉑（DDP）耐藥的胃癌細胞來源的外泌體miR-769-5p 通過靶向半胱天冬酶9（CASP9）和泛素-蛋白酶體途徑的p53 的降解并抑制細胞凋亡，促進耐藥性。LIN等［33］發現腫瘤相關巨噬細胞（TAM）來源的外泌體LncRNA 結直腸腫瘤差異表達（CRNDE）促進泛素連接酶NEDD4-1（NEDD4-1）介導的磷酸酶及張力蛋白同源蛋白（PTEN）泛素化，誘導DDP 抗性。研究發現［34］泛素特異性蛋白酶 7（USP7）通過去泛素化穩定癌癥相關成纖維細胞（CAF）中的異質核糖核蛋白A1（hnRNPA1），從而增強CAF 分泌miR-522，外泌體miR-522 通過花生四烯酸脂氧合酶15（ALOX15）抑制鐵死亡并促進胃癌細胞對DDP 和紫杉醇（PTX）的抵抗。

泛素系統是復雜的，多方面的，并且受到多種酶的嚴格調節，靶向泛素系統的或許是治療癌癥耐藥的一種有前途的方法。由上總結發現外泌體與泛素系統之間有一定的聯系，外泌體可通過蛋白酶泛素化和（或）去泛素化達成促胃癌耐藥的目的，但泛素系統和外泌體之間的互相調節機制仍有待闡明。未來需要開展臨床前實驗和臨床試驗研究外泌體抑制劑的療效、副作用的大小，以及基礎實驗研究完善胃癌耐藥中的泛素系統機制。

3.2 SOX 家族參與外泌體促化療耐藥過程 性別決定區相關高遷移率族盒蛋白（SOX）是一類含有高度保守的高遷移率族結構域的轉錄因子家族，其部分家族成員在胃癌中同時充當腫瘤抑制因子和癌基因［35］。LIANG 等［36］發現來源于胃癌耐藥細胞的外泌體circ-低密度脂蛋白受體A 類含結構域3（LDLRAD3）通過靶向抑制miR-5 上調SOX5 的表達，促進胃癌耐藥及腫瘤生長。有研究報道［37］，來自胃癌耐藥細胞的外泌體circ_0032821通過負調控miR-515-5p 上調SOX9 的表達，加速了奧沙利鉑（L-OHP）敏感胃癌細胞的L-OHP 耐藥性。由上可以猜想來源于胃癌耐藥細胞的外泌體發揮上調SOX 家族成員的表達，即SOX 家族成員在胃癌耐藥中充當癌基因，導致耐藥發生。關于SOX 家族在胃癌化療耐藥分子機制中的功能和機制的研究仍處于早期階段，未來不僅要尋找并識別更多腫瘤耐藥與外泌體之間的靶點，還需進一步的科研工作來闡明外泌體、SOX 與胃癌耐藥的相互作用，為下一代抗癌耐藥療法提供機會。

3.3 P-糖蛋白參與外泌體在化療耐藥發生的過程 P 糖蛋白（P-gp）是膜中的外排轉運蛋白，是ATP結合盒（ABC）轉運蛋白的組成部分。P-gp大量存在于癌細胞中，除了阻斷化療藥物進入細胞外，還負責產生轉運蛋白介導的對腫瘤細胞治療的耐藥性［38］。相關研究［39］報道，來源于耐藥細胞的外泌體通過促進P-gp的過表達，致使胃癌化學耐藥的發生。研究［40］顯示，來源于胃癌細胞的外泌體miR-107 通過靶向高遷移率族蛋白A2（HMGA2）和抑制HMGA2/mTOR/P-gp 途徑的激活，從而逆轉SGC-7901/5-FU 細胞耐藥性。由上發現，來源于耐藥細胞的外泌體可以上調受體細胞的P-gp 的表達水平，從而增加化療藥物排泄出細胞，降低受體細胞中化療藥物的濃度，進而促進胃癌細胞的耐藥；而胃癌敏感細胞來源的外泌體則下調耐藥細胞中P-gp 的水平，可以逆轉耐藥細胞的耐藥性。那么未來可以開發針對P-gp 的拮抗劑，從而達到逆轉耐藥的效果，并且篩選敏感細胞的外泌體，與P-gp的拮抗劑共同使用，可能會達到事半功倍的療效。

3.4 信號通路參與外泌體在化療耐藥發生的過程 信號通路在耐藥性的發展中起著重要作用，化療藥物靶標的突變或所涉及的信號通路成分的改變會降低藥物療效，使腫瘤對化療藥物產生耐藥性［41］。有報道［42］稱，CAF的外泌體白細胞介素-8（IL-8）通過激活GC 中的PI3K/AKT 途徑誘導奧沙利鉑耐藥。依舊是胃癌耐藥細胞分泌的外泌體阻礙了miR-330-3p 與三重基序蛋白14（TRIM14）的結合，TRIM14 可以引起Wnt/β-連環蛋白信號通路的激活，最終使GC 細胞的L-OHP 抗性得到增強［11］。外泌體通過激活相關信號通路導致耐藥性的發生，例如PI3K/Akt、Wnt/β-連環蛋白等通路會在外泌體的作用下被激活，降低CRC 治療敏感性，促進耐藥性。信號通路在癌癥發展及耐藥中的作用及機制在過去十年中有了顯著的發展，靶向腫瘤相關信號通路被認為是抗癌抗耐藥的一個關鍵研究領域。在未來的研究中，通路拮抗劑與協同外泌體抑制劑聯合使用可能會提高其化療敏感性。

4 小結

目前，雖然胃癌的全身治療，包括化療，靶向治療和免疫治療，在過去幾年中取得了顯著發展［43］，但遠處轉移和耐藥性的出現已成為影響胃癌患者預后的主要問題。本文總結了外泌體及其內容物在治療胃癌遠處轉移及化療耐藥方面的潛力，外泌體可促進抗腫瘤藥物和RNA 的遞送，因此有望應用于胃癌治療。而且，外泌體在腫瘤進展、遠處轉移、化療耐藥中的作用也提示其在靶向治療、抗腫瘤治療和逆轉耐藥方面的可能性。外泌體在GC 轉移及耐藥中的應用的進一步研究應重點關注以下幾個方面：（1）獲得純度更高的外泌體以及如何高效地將抗腫瘤藥物或基因裝載到外泌體中；（2）外泌體拮抗劑在癌癥治療中的最佳劑量、藥物分布、治療常規和生物學安全性；（3）將外泌體相關研究的基礎性抗遠處轉移試驗較少，相關機制研究還需更大規模、多中心的研究實驗。

【Author contributions】CHEN Shu collected the literature and wrote the article.ZHANG Jinglei，RONG Kang collected and organized the literature.ZHANG Nan，SUN Weiyi formulated the article ideas and reviewed the article.All authors read and approved the final manuscript as submitted.

【Conflict of interest】The authors declare no conflict of interest.