高分文章告訴你-外泌體如何促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移
卵巢癌是最常見的婦科惡性腫瘤之一。 初步診斷時，大多數(shù)患者在腹膜腔內(nèi)存在廣泛的轉(zhuǎn)移性生長，分階段發(fā)生在宏觀腫瘤細(xì)胞侵襲之前形成轉(zhuǎn)移前的微環(huán)境。轉(zhuǎn)移前微環(huán)境的形成支持隨后的轉(zhuǎn)移性病變。卵巢癌衍生的外泌體通過免疫抑制，血管生成，基質(zhì)細(xì)胞重塑和致癌重編程誘導(dǎo)轉(zhuǎn)移前的微環(huán)境。該文（IF=10.679）強(qiáng)調(diào)了卵巢癌外泌體作為轉(zhuǎn)移前微環(huán)境形成的協(xié)調(diào)者，適合液體活檢的生物標(biāo)志物和化療靶點的新興作用。
一、外泌體生物發(fā)生
外泌體的性質(zhì)和豐度由其來源的供體細(xì)胞決定，無論是健康組織還是腫瘤。外泌體生物發(fā)生涉及一系列細(xì)胞事件，最終致癌或生理亞型。供體細(xì)胞首先內(nèi)化細(xì)胞外配體和產(chǎn)物以形成早期內(nèi)體，然后新生外泌體作為腔內(nèi)囊泡（ILV）出現(xiàn)，最終通過選擇性包含蛋白質(zhì)，核酸和脂質(zhì)而成熟為多囊泡內(nèi)體（MVE）。一些MVE在溶酶體內(nèi)融合并降解以提供細(xì)胞形成所需的能量和材料，而其他MVE通過高爾基體再循環(huán)或直接細(xì)胞分泌釋放到細(xì)胞外環(huán)境中。
二、卵巢癌 - 外泌體
卵巢癌與其他人類腫瘤的區(qū)別在于其通過腹水侵入腹腔，使其特別適合于在隔室內(nèi)涉及各種內(nèi)臟。從早期開始，腹水包含分離的腫瘤細(xì)胞，各種免疫細(xì)胞，間皮細(xì)胞和腫瘤相關(guān)的外泌體。這些外泌體可以從卵巢癌患者的腹水和血清中分離，而且含有獨特的卵巢癌特異性蛋白質(zhì)信號（圖1b）。除了揭示潛在的惡性腫瘤外，外泌體蛋白質(zhì)載體還起到增強(qiáng)卵巢腫瘤轉(zhuǎn)移進(jìn)展的作用（表1）。例如，Nanog是一種參與腫瘤細(xì)胞增殖和癌癥干細(xì)胞自我更新的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子。與良性腹膜液相比，從高級別漿液性卵巢癌的腹水中取樣的外顯子中Nanog表達(dá)顯著增加，Nanog敲除研究顯示卵巢癌細(xì)胞的遷移和侵襲減少。
還在外泌體中鑒定了致瘤微小RNA（miRNA），其中它們被包封并保護(hù)免受核酸酶降解。在功能上，這些內(nèi)體外miRNA在局部和全身調(diào)節(jié)靶細(xì)胞的基因表達(dá)。一旦脫落，卵巢癌衍生的外泌體將其miRNA水平轉(zhuǎn)運(yùn)至腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAM），間皮細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞本身。它們提供了惡性腫瘤初期轉(zhuǎn)移前微環(huán)境形成和轉(zhuǎn)移的說明（表2）。
三、外泌體在轉(zhuǎn)移前的微環(huán)境內(nèi)引起免疫抑制
免疫系統(tǒng)是轉(zhuǎn)移的重要障礙，預(yù)轉(zhuǎn)移細(xì)胞在進(jìn)入轉(zhuǎn)移部位時保護(hù)轉(zhuǎn)移細(xì)胞免于凋亡是非常重要的。從卵巢癌腹水中分離的外泌體可以誘導(dǎo)快速和可逆的T細(xì)胞停滯。最近的一項研究發(fā)現(xiàn)GD3是一種神經(jīng)節(jié)苷脂，一種從腹水分離的外泌體在表面表達(dá)，通過作用于T細(xì)胞受體（TCR）來阻止T細(xì)胞。卵巢癌相關(guān)的外泌體還可以通過Toll樣受體（TLR）激活誘導(dǎo)單核細(xì)胞內(nèi)IL-6的產(chǎn)生。然后IL-6激活免疫細(xì)胞，基質(zhì)細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞中的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3（STAT3）途徑，其支持癌細(xì)胞的整體免疫逃逸（圖2a）。
為了揭示外泌體對免疫細(xì)胞的直接影響，研究發(fā)現(xiàn)卵巢癌患者腹水的外泌體，其具有樹突細(xì)胞，造血干細(xì)胞和外周血淋巴細(xì)胞，通過誘導(dǎo)造血干細(xì)胞、樹突細(xì)胞和外周血淋巴細(xì)胞的凋亡而引起免疫抑制（圖2a），將正常外周血淋巴細(xì)胞與來自卵巢癌腹水的外泌體或患有良性卵巢囊腫的患者的腹膜洗液共培養(yǎng)，同時對淋巴細(xì)胞進(jìn)行低基因表達(dá)分析。與良性卵巢囊腫組相比，惡性腹水共培養(yǎng)組中26種免疫抑制基因過表達(dá)，說明外泌體通過與白細(xì)胞的直接相互作用來抑制外周免疫的作用，從而允許未減輕的腫瘤侵襲。天然殺傷（NK）細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的先天免疫細(xì)胞是抵抗腫瘤侵襲的有效生理防御，會強(qiáng)烈地募集到轉(zhuǎn)移部位。源自卵巢癌細(xì)胞的外泌體可以使腫瘤微環(huán)境中的這些免疫細(xì)胞沉默，并且在轉(zhuǎn)移前的微環(huán)境形成中至關(guān)重要。卵巢癌細(xì)胞還釋放攜帶外顯子的Fas配體（FasL），下調(diào)表面T細(xì)胞受體/ CD3-zeta（ζ）的表達(dá)并促進(jìn)T細(xì)胞凋亡。在細(xì)胞水平，溶血磷脂酸提高卵巢癌細(xì)胞表面FasL的表達(dá)，從而促進(jìn)FasL攜帶外泌體的釋放。此外，卵巢癌外泌體攜帶磷脂酰絲氨酸，通過阻斷細(xì)胞內(nèi)信號級聯(lián)來抑制T細(xì)胞活化。NK細(xì)胞是一種重要的天然免疫效應(yīng)細(xì)胞，能直接識別和殺傷腫瘤細(xì)胞。NKG2D受體配體是NK細(xì)胞重要的細(xì)胞毒受體，也是卵母細(xì)胞的靶點。
四、外泌體促進(jìn)轉(zhuǎn)移前的微環(huán)境中的血管生成
卵巢癌外泌體，因促進(jìn)血管生成而變得非常不成熟（圖2b）。在分子水平上，蛋白質(zhì)組學(xué)揭示了激活轉(zhuǎn)錄因子2（ATF2）和轉(zhuǎn)移相關(guān)蛋白1（MTA1），其存在于卵巢癌外泌體中以上調(diào)血管生成。機(jī)制上，sE-cad陽性外顯子與內(nèi)皮細(xì)胞上的VE-鈣粘蛋白結(jié)合，促使信號級聯(lián)最終激活β-連環(huán)蛋白和NF-κB;這刺激了內(nèi)皮細(xì)胞遷移和整體血管通透性。盡管它們體積小，但越來越多的研究正在支持卵巢癌衍生的外泌體在培養(yǎng)廣泛的腹膜轉(zhuǎn)移的血管生成腫瘤微環(huán)境中的作用。
五、基質(zhì)重塑中的外泌體
從原發(fā)性腫瘤轉(zhuǎn)移到次要部位的癌細(xì)胞的存活取決于基質(zhì)微環(huán)境，腫瘤衍生的外泌體通過重塑轉(zhuǎn)移部位中的基質(zhì)細(xì)胞來支持腫瘤細(xì)胞活力和轉(zhuǎn)移性傳播。在功能上，它們重塑轉(zhuǎn)移前細(xì)胞中的基質(zhì)細(xì)胞，與轉(zhuǎn)移性微環(huán)境中的腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAM）相互作用，這些巨噬細(xì)胞負(fù)責(zé)腫瘤生長，侵襲，血管生成和整體轉(zhuǎn)移。
六、外泌體將成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化為CAF
CAF是獨特的重編程的基質(zhì)細(xì)胞，在癌癥起始細(xì)胞外基質(zhì)重塑、進(jìn)展、轉(zhuǎn)移前的微環(huán)境形成和轉(zhuǎn)移中起作用。單獨的卵巢癌衍生的外泌體，足以誘導(dǎo)正?；|(zhì)成纖維細(xì)胞中的表型和功能，改變?yōu)橹虏⌒訡AF（圖2c）。外泌體在將正?；|(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)镃AF中的作用。卵巢癌過度表達(dá)α-平滑肌肌動蛋白（α-SMA），SDF-1和TGF-β將脂肪來源的間充質(zhì)干細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)镃AF，將正?；|(zhì)重編程為癌基質(zhì)可以通過在繼發(fā)性轉(zhuǎn)移生長之前來自外泌體的細(xì)胞因子信號傳導(dǎo)來介導(dǎo)。
七、外泌體誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞極化
巨噬細(xì)胞是多功能抗原呈遞細(xì)胞，經(jīng)典地分為兩種極化表型：促炎（M1）和抗炎（M2）。腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAM）屬于M2亞型并且滲透惡性組織。在腫瘤微環(huán)境中，TAMs分泌IL-4，IL-5和IL-6，促進(jìn)血管生成，基質(zhì)重塑和免疫系統(tǒng)抑制。它們還通過STAT3信號級聯(lián)分泌TGF-β，SDF-1和VEGF，從而促進(jìn)轉(zhuǎn)移前的微環(huán)境。在卵巢癌中，缺氧誘導(dǎo)因子（HIF）誘導(dǎo)富含各種miRNA的外泌體的釋放，當(dāng)這些外泌體被未分化的巨噬細(xì)胞吞噬時，它們通過細(xì)胞因子信號傳導(dǎo)抑制因子（SOCS）4/5/STAT3途徑進(jìn)行M2極化（圖2d）。與巨噬細(xì)胞共培養(yǎng)的卵巢癌細(xì)胞只能通過外泌體將其致癌的miR-1246轉(zhuǎn)移到M2巨噬細(xì)胞而不能轉(zhuǎn)移到M1巨噬細(xì)胞，miR-1246抑制劑和化療方案聯(lián)合應(yīng)用可顯著降低體內(nèi)腫瘤負(fù)荷。這些新興的工作支持了M2亞型在腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移前微環(huán)境形成的多個階段的作用。
八、在轉(zhuǎn)移前的微環(huán)境中，外泌體培養(yǎng)的細(xì)胞促進(jìn)轉(zhuǎn)移
卵巢癌外泌體直接促進(jìn)循環(huán)腫瘤細(xì)胞歸巢，定植和在轉(zhuǎn)移前微環(huán)境內(nèi)的生長，同時抑制宿主抗腫瘤免疫應(yīng)答。通過促進(jìn)宿主細(xì)胞轉(zhuǎn)化為TAM和CAF表型來促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖和侵襲（表3）。由于TAM的細(xì)胞因子譜而發(fā)生的，由此它們分泌大量的EGF，其激活外周卵巢癌細(xì)胞中的EGFR。該EGF / EGFR信號級聯(lián)上調(diào)血管內(nèi)皮生長因子-C，誘導(dǎo)卵巢癌細(xì)胞的增殖，遷移，粘附，球狀體形成和腹膜植入（圖3b）。在轉(zhuǎn)移前的微環(huán)境中，腫瘤衍生的外泌體將局部成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化為CAF，通過其自身的外泌體支持腫瘤發(fā)生。
九、外泌體突破了轉(zhuǎn)移前微環(huán)境內(nèi)腫瘤侵襲的障礙
腫瘤細(xì)胞的巢包括腹膜、網(wǎng)膜、腸系膜、橫膈膜和腹壁內(nèi)臟的表面（圖3a）。轉(zhuǎn)移的這些病癥是由腹水內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)引起的，也會發(fā)生血管轉(zhuǎn)移到網(wǎng)膜的病例（圖3a）。在組織學(xué)上，網(wǎng)膜和腹膜都是松散的膠原網(wǎng)絡(luò)、具有血管化的結(jié)締組織、分散的成纖維細(xì)胞、脂肪細(xì)胞和巨噬細(xì)胞，它們被一層富含微絨毛的間皮細(xì)胞和薄的基底膜所覆蓋（圖3b）。在血源性途徑中，腫瘤細(xì)胞穿透表面內(nèi)皮，并且在腹水途徑中，它們滲入間皮（圖3c）。
卵巢癌外泌體通過誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞遷移促進(jìn)血管生成，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞歸巢到轉(zhuǎn)移前的微環(huán)境。在腹膜內(nèi)臟中顯著缺乏間皮細(xì)胞表明這些細(xì)胞在腫瘤發(fā)生期間被清除，并且可能在大規(guī)模轉(zhuǎn)移性侵襲之前被清除。從機(jī)制上講，卵巢癌細(xì)胞將具有特異性miRNA的外泌體釋放到腹水中，從而重塑間皮細(xì)胞層以增強(qiáng)腹膜通透性（圖2e）。
十、外泌體作為轉(zhuǎn)移前的微環(huán)境標(biāo)志物和治療應(yīng)用
早期檢測轉(zhuǎn)移前的微環(huán)境是婦科腫瘤學(xué)領(lǐng)域的一個重要目標(biāo)，除了具有轉(zhuǎn)移微環(huán)境特征的細(xì)胞外基質(zhì)譜改變的區(qū)域之外，新技術(shù)已經(jīng)尋求檢測高滲透性，缺氧性和炎癥區(qū)域。外泌體作為轉(zhuǎn)移前微環(huán)境形成的生物標(biāo)志物具有穩(wěn)定、豐富且具有腫瘤特異性等獨特優(yōu)勢。液體活檢是一種可以從體液中分析循環(huán)腫瘤細(xì)胞的腫瘤衍生外泌體的技術(shù)。該技術(shù)通過高度特異性的靶選擇，生物抗原傳感和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)技術(shù)檢測癌癥來源的外泌體。通過將卵巢癌外泌體嵌入工程化生物材料中，并植入小鼠模型的腹腔內(nèi)來產(chǎn)生轉(zhuǎn)移前的微環(huán)境模擬物。這種人工轉(zhuǎn)移前的微環(huán)境有效地從腹水中募集和捕獲游離的卵巢癌細(xì)胞，從而防止這些細(xì)胞向正常的骨盆內(nèi)臟轉(zhuǎn)移。當(dāng)制備轉(zhuǎn)移前的微環(huán)境時，腫瘤衍生的外泌體經(jīng)歷歸巢至優(yōu)選的器官和細(xì)胞特異性位點。腫瘤特異性生物標(biāo)志物和治療策略可能具有可接受的特異性。此外，鑒于卵巢癌外泌體內(nèi)的轉(zhuǎn)移前生物標(biāo)志物譜及其在轉(zhuǎn)移前微環(huán)境形成中的作用，液體活檢的最新進(jìn)展診斷使外泌體成為早期篩查和檢測的一個有前途的新領(lǐng)域（表3）。
結(jié)論：
卵巢癌外泌體通過免疫抑制，血管生成，基質(zhì)細(xì)胞重塑和致癌重編程促進(jìn)轉(zhuǎn)移前的微環(huán)境形成。因其對形成腫瘤微環(huán)境的實質(zhì)性影響，細(xì)胞脫落外泌體的作用而受到重視。 在迄今為止的臨床前工作中，動物研究中的外泌體已在體外分離和純化。液體活檢等新興技術(shù)可能會進(jìn)一步表征其在體內(nèi)的致瘤作用，并可能有助于充分揭示這些促轉(zhuǎn)移因子在卵巢癌中的臨床意義。