外泌體是一類由細胞釋放的微小囊泡,其中包含了細胞分泌的蛋白質、核酸和脂質等生物活性分子。不同細胞釋放的外泌體在腫瘤發展和轉移中發揮重要作用,這些外泌體可通過攜帶特定的蛋白質和核酸,調節腫瘤微環境,促進腫瘤生長和侵襲,并參與遠處轉移的過程。此外,外泌體中的某些生物標志物可作為骨肉瘤早期診斷和預后評估的潛在標志物。該文綜述了外泌體在骨肉瘤中的研究進展,以期深入了解其在該疾病中的作用機制,并為開發新的治療策略和預后評估指標提供參考。
引用本文: 成杰, 孫懿, 丁銀亮, 王文己, 趙海燕, 張凡云. 外泌體在骨肉瘤中的研究進展. 華西醫學, 2023, 38(6): 924-929. doi: 10.7507/1002-0179.202212139 復制
外泌體是細胞向胞外分泌的微小囊泡。外泌體既可以分泌,又可以攜帶特異性的蛋白質、脂質以及包括微 RNA(microRNA, miR)、長鏈非編碼 RNA(long noncoding RNA, lncRNA)、環狀 RNA 在內的功能性非編碼 RNA 等生物活性物質,在體內參與細胞間信號傳導、免疫反應、細胞內環境平衡、自噬和腫瘤等生理過程,在多種疾病的發展、診斷和治療中發揮關鍵作用[1]。骨肉瘤是一種較為罕見的骨腫瘤,在國外,每年大約有 400 例兒童和青少年被確診,骨肉瘤的發病率在青春期兒童中達到頂峰(4.4 例/100 萬),長骨的干骺端是其好發部位,約 85%的骨肉瘤不發生遠處轉移,74%只有肺部轉移,9%只有骨轉移,而 8%同時有肺轉移與骨轉移[2]。盡早診斷是提高骨肉瘤患者存活率的關鍵,目前的治療手段包括手術和化學治療。目前,關于骨肉瘤的診治仍存在患者容易耐藥、診治方案有限、不同個體對同一治療方案的反應差異較大等問題,因此研究外泌體在骨肉瘤中的功能和機制,對于深入理解該疾病的發生發展機制,尋找新的治療靶點和診斷標志物具有重要意義。本文綜述了外泌體在骨肉瘤中的研究進展,以期深入了解其在該疾病中的作用機制。
1 外泌體的生物學功能
外泌體的直徑為 40~160 nm,平均 100 nm,主要來源于細胞內涵體通過胞吐釋放的細胞外囊泡,外泌體可以來自不同的細胞和組織,不同的特征可能反映了對受體細胞的功能影響和細胞來源(表1)[3],這種異質性在免疫應答、免疫逃避、腫瘤微環境、腫瘤發生、腫瘤分子診斷、化學治療藥物耐藥性等方面具有重要作用[4]。目前與骨肉瘤相關的外泌體主要涉及診斷、腫瘤轉移治療方面。骨肉瘤的臨床診斷依賴于病史回顧、體格檢查、影像學檢查和組織學活檢等,而傳統的組織學活檢具有高度的侵襲性,并且有引起腫瘤擴散的風險,組織切片檢查通常是在影像學檢查發現腫瘤樣結構后進行,因此不能在早期進行癌癥篩查切片檢查。因此,開發新的利用外泌體的非侵襲性方法對骨肉瘤的早期診斷至關重要。

2 不同來源的外泌體與骨肉瘤的關系
各種細胞都能產生外泌體,其存在于包括血液、唾液、乳液、尿液、腦脊液在內的各種體液中[5-6]。外泌體可由多種細胞分泌,如內皮細胞、血液細胞、腫瘤細胞和間充質干細胞(mesenchymal stem cell, MSC)。在這些細胞中,MSC 被認為是獲得外泌體的理想候選。目前,無創檢查可以提取外泌體的主要來源為尿液和唾液,二者相關的基礎研究較多,但受技術條件影響(如污染、難以提純和測試手段不成熟等),其診斷疾病的真正可靠性仍不能確定。雖然外泌體有望成為檢測和治療骨肉瘤的有前景的工具,但其存在一定的局限性。目前,體內和體外的外泌體可能會受到個體差異和疾病狀態的影響,非侵入性檢查(如從陰道分泌物、糞便或唾液取樣)也可能存在上述技術問題,這可能導致檢測結果的不確定性。因此,開發出精準、可靠的體內和體外的外泌體檢測方法仍然是一個挑戰。由于外泌體來源的異質性,不同來源的外泌體對骨肉瘤產生不同的作用,研究不同來源外泌體在骨肉瘤中的作用可能有助于更好地了解骨肉瘤的發生機制,并可能為骨肉瘤的治療提供新的思路。
2.1 人臍靜脈內皮細胞(human umbilical vein endothelial cell, HUVEC)來源
HUVEC 是一種常見的干細胞,Yang 等[7]發現 HUVEC-外泌體通過激活 notch 信號通路促進骨肉瘤細胞增殖。HUVEC 相關的外泌體研究較少,尚不清楚 HUVEC 來源的外泌體與骨肉瘤之間的關系,因此未來有必要進行更多的研究以探索 HUVEC-外泌體在骨肉瘤中的作用及機制。
2.2 巨噬細胞來源
腫瘤相關巨噬細胞有吞噬大量腫瘤相關抗原的潛力和調節炎癥的作用,在包括骨肉瘤在內的各種腫瘤的進展中發揮關鍵作用[8]。巨噬細胞外泌體中,lncRNA LIFR-AS1 表達上調,miR-29a 表達下調,通過靶向核因子Ⅰ/A 抑制骨肉瘤細胞的增殖和侵襲[9]。腫瘤相關巨噬細胞分泌的外泌體誘導癌細胞的增殖和侵襲,并通過激活骨肉瘤細胞中的磷脂酰肌醇 3 激酶-蛋白激酶 B 信號通路來促進耐藥表型[10]。Liu 等[11]發現在 M2 型腫瘤相關巨噬細胞產生的 miR-221-3p 中,M2 型腫瘤相關巨噬細胞自身可以誘導骨腫瘤細胞的生長、增殖、遷移和侵襲,且 miR-221-3p 過表達,抑制細胞因子信號轉導抑制因子 3 的表達,激活 Janus 激酶 2/信號轉導及轉錄激活因子 3 的信號傳導,促進骨肉瘤細胞的增殖和轉移。
2.3 血漿來源
骨肉瘤患者血清中的 miR 容易出現表達失調,可為診斷、預后提供參考[12]。在血漿外泌體相關骨肉瘤預后方面,Wang 等[13]采用免疫組學檢測血漿來源的外泌體小泛素相關修飾物特異性蛋白酶 1 在骨肉瘤組織及鄰近組織中的高表達,發現小泛素相關修飾物特異性蛋白酶 1 水平較高的患者 1 年生存率和 3 年生存率均較差,因此小泛素相關修飾物特異性蛋白酶 1 可作為骨肉瘤預后的觀察指標。在血漿外泌體相關骨肉瘤診斷方面,Han 等[14]用表面增強拉曼光譜和基質輔助激光解吸電離飛行時間質譜(matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry, MALDI-TOF MS)對 15 例骨肉瘤患者和 15 例健康志愿者的血漿來源外泌體進行表征,用表面增強拉曼光譜診斷骨肉瘤的靈敏度、特異度和準確度均較高,用 MALDI-TOF MS 診斷骨肉瘤的靈敏度、特異度和準確度均為 100%,可見上述 2 種技術是較為可靠的診斷方法。在骨肉瘤發病機制方面,王倩榮等[15]發現骨肉瘤患者血清外泌體整合蛋白-4 水平與骨肉瘤的分期和肺轉移的關系密切,外周血整合素β4 表達水平高的骨肉瘤患者肺轉移的風險較大;Wu 等[16]發現含有 miR-15a 的外泌體通過 p53 信號通路抑制 GATA 結合蛋白 2/MDM2(murine double minute 2)軸,在體外抑制骨肉瘤細胞的增殖和侵襲;Han 等[17]用 MALDI-TOF MS 分析從人體血漿中分離的外泌體,通過結合機器學習方法和蛋白組學,用 MALDI-TOF MS 鑒定出骨肉瘤肺轉移外泌體的 7 個潛在的蛋白生物標志物,因此推測外泌體 MALDI-TOF MS 分析可用于骨肉瘤肺轉移的診斷、治療和預后;Wang 等[18]觀察到骨肉瘤患者的血漿外泌體[程序性死亡受體配體 1(programmed death-ligand 1, PD-L1)、N-鈣黏蛋白]均較健康者高,且 PD-L1 對骨肉瘤肺轉移有促進作用。
2.4 骨肉瘤來源
腫瘤來源的外泌體可以介導細胞之間的信號傳遞,參與腫瘤細胞之間的炎癥免疫反應,與腫瘤發展和轉移密切相關,基于以上特性,其在腫瘤的診斷及給藥途徑方面具有研究價值[19]。Lin 等[20]的體外和體內研究發現 miR-501-3p 是一種由肉瘤衍生而來的外泌體,其作用機制是通過 PTEN(phosphate and tension homology deleted on chromosome ten)/磷脂酰肌醇 3 激酶/蛋白激酶 B 信號通路促進破骨,加劇骨量丟失。Li 等[21]發現骨肉瘤來源的 lncRNA OIP5-AS1 在骨肉瘤組織中含量較高,下調 miR-153 導致自噬相關蛋白 5 表達增強,上調 miR-153 導致自噬相關蛋白 5 表達降低,lncRNA OIP5-AS1 可通過 miR-153 和自噬相關蛋白 5 調節骨肉瘤血管生成和自噬。Zhang 等[22]從骨肉瘤細胞中分離出含有 PD-L1 的外泌體,該外泌體通過抑制 T 細胞活性,促進骨腫瘤細胞的生長。Han 等[23]發現 miR-1307 在骨肉瘤細胞中高表達,來源于骨肉瘤細胞的外泌體攜帶 miR-1307,抑制 AGAP1 基因的表達,促進骨肉瘤細胞的增殖,抑制細胞凋亡。Zhang 等[24]發現來源于骨肉瘤細胞的外泌體攜載Ⅵ型膠原α1,通過分泌炎癥因子白細胞介素-6 和白細胞介素-8,將正常成纖維細胞轉化為癌癥相關成纖維細胞,進而促進骨肉瘤的轉移。Cheng 等[25]發現來源于骨肉瘤的外泌體可顯著促進 M2 型巨噬細胞極化,分泌細胞因子白細胞介素-10、轉化生長因子-β和血管內皮生長因子,還發現 Tim-3 在骨肉瘤組織和細胞中高表達,Tim-3 敲除的外泌體可通過抑制 M2 型巨噬細胞極化,抑制骨肉瘤細胞肺轉移。骨肉瘤細胞衍生的外泌體也通過某些 miR(miR-148a 和 miR-21-5p)影響腫瘤微環境,進而影響腫瘤細胞之間的信號傳遞[26]。轉移性骨肉瘤細胞來源的外泌體誘導轉化生長因子-β2 蛋白的產生增加,轉化生長因子-β2 是腫瘤介導的免疫抑制相關的關鍵信號通路,這種外泌體通過調節轉化生長因子-β2 的產生,產生免疫抑制,改變腫瘤的微環境[27]。若在酸性 pH 下培養 saos2 骨肉瘤細胞,細胞產生的外泌體是中性條件下的 24~78 倍[28]。骨肉瘤來源的外泌體可以抑制 T 細胞增殖和活化,影響循環中的 T 細胞數量[29]。Gong 等[30]發現繼發轉移的骨肉瘤細胞分泌的外泌體通過遞送外源性 miR-675 和下調受體細胞內的靶基因 CALN1,來增加腫瘤細胞的遷移和侵襲。
2.5 MSC 來源
MSC 中外泌體含量較高,具有維持組織內穩態、免疫調節的作用[19]。Zhou 等[31]的研究表明,骨肉瘤腫瘤組織和細胞中,neurensin-2 高表達,人骨髓 MSC 來源的外泌體攜載 miR-1913 抑制 neurensin-2 的表達,抑制骨肉瘤細胞的增殖、遷移和侵襲。Zhang 等[32]發現轉化因子 2β的高表達與骨肉瘤預后差相關,轉化因子 2β基因是 miR-206 的靶基因,miR-206 本身可抑制骨肉瘤細胞的增殖,而轉染 miR-206 的骨髓 MSC 來源的外泌體可靶向轉化因子 2β骨肉瘤細胞,抑制腫瘤進展。Ge 等[33]發現淋巴細胞胞質蛋白 1 在骨肉瘤細胞中高表達,骨髓 MSC 的外泌體淋巴細胞胞質蛋白 1 通過激活 Janus 激酶 2/信號轉導與轉錄激活因子 3 信號通路促進骨肉瘤進展,miR-135a-5p 可抑制該通路。Qin 等[34]發現富含 miR-208a 外泌體的骨髓 MSC 通過下調程序性細胞死亡因子 4 和激活胞外信號調節激酶 1/2 通路,對骨肉瘤細胞的惡性表型起促進作用。Wang 等[35]發現脂肪 MSC 外泌體可以增加膠原β(1-O)半乳糖轉移酶 2 的表達,以促進骨肉瘤細胞的侵襲、遷移和增殖。骨髓 MSC 來源的外泌體通過激活自噬相關基因 5 來促進腫瘤發生和轉移[36]。Zhao 等[37]發現骨髓 MSC 來源的外泌體 lncRNA PVT1 通過抑制骨肉瘤細胞中的泛素化和促進致癌蛋白 ERG 的表達,來促進腫瘤生長和轉移。
綜上,基于所來源的組織,包括是否來自血清、癌細胞和干細胞等,不同來源的外泌體在骨肉瘤中具有診斷、預后的獨特特性。骨肉瘤細胞大多通過分泌 miR 及與靶基因結合,發揮細胞間通信作用,影響骨肉瘤細胞的增殖、生長和轉移。而骨肉瘤細胞來源外泌體的獨特之處為其在腫瘤微環境、腫瘤免疫中具有調節作用(表2)[7, 9, 11, 13, 16, 18, 20-22, 24-27, 30-33, 35, 37]。

3 外泌體參與骨肉瘤的治療
外泌體通過表面帶有的靶點與靶向細胞結合,可遞送相關抗腫瘤特異性藥物,相關 lncRNA 被確定為耐藥癌癥的潛在治療靶點,提高化學治療藥物的輸送效率,從而改善骨肉瘤患者的生活質量。Du 等[38]用全基因組 CRISPR(clustered regularly interspaced short palindromic repeats)篩選確定 Ad18 是多柔比星耐藥的關鍵驅動因素,再將 RGD(Arg-Gly-Asp)-外泌體負載化學修飾的 siRad18 與多柔比星結合,提高了多柔比星的抗腫瘤活性。Huang 等[39]發現 lncRNA 母系表達基因 3 具有抗腫瘤特性,工程化外泌體 cRGD-外泌體-母系表達基因 3 在體外和體內均強化母系表達基因 3 的抗骨肉瘤特性。Wei 等[40]發現與單獨的多柔比星相比,骨髓 MSC 來源的外泌體負載的多柔比星更能有效殺死骨肉瘤細胞,且心肌細胞毒性較低。細胞研究顯示,由 MSC 衍生外泌體多柔比星組成的納米藥物與游離多柔比星相比,外泌體-多柔比星對骨肉瘤 MG63 細胞、HOS 細胞和 143B 細胞的細胞毒活性較高,體內試驗進一步表明 MSC 衍生的外泌體可以成為優秀的納米載體,通過基質細胞衍生因子-1 及其受體趨化因子 CXC 亞家族受體 4 軸發揮靶向作用,有效地將多柔比星遞送至骨肉瘤細胞中[41]。
因此,外泌體自身或作為藥物的有效載體,在未來或可用于骨肉瘤的治療。上述研究的主要焦點在于工程化外泌體和所包含核酸(miR、lncRNA 和 DNA)可以有效促進抗腫瘤藥物進入腫瘤細胞,外泌體的治療應用是有希望的,但需更多類型的生物模型及試驗來驗證。
4 小結
綜上所述,外泌體作為細胞間通信的載體,可以通過分泌及自身攜帶關鍵的分子參與腫瘤的病理生理。盡管目前尚不清楚外泌體在骨肉瘤中的確切機制,但上述研究表明外泌體與骨肉瘤的增殖、凋亡和遠處轉移等密切相關。基于外泌體在骨肉瘤中的表達水平建立骨肉瘤快速診斷模型,可能是未來研究的主要方向,該方法不需要復雜的手術操作和昂貴的設備,可作為一種液體活檢技術,在癌癥的臨床診斷中具有很大的應用前景。然而,外泌體在骨肉瘤診斷和治療中的應用仍處于起步階段,需要更多的研究來證明其有效性和安全性。未來應進一步挖掘外泌體的生物學特性,深入研究和闡明外泌體在骨肉瘤中的具體調控機制并進行組織工程相關研究,以便將外泌體應用于臨床診斷與治療,為臨床治療和預后評估提供新的啟示和策略。
利益沖突:所有作者聲明不存在利益沖突。
外泌體是細胞向胞外分泌的微小囊泡。外泌體既可以分泌,又可以攜帶特異性的蛋白質、脂質以及包括微 RNA(microRNA, miR)、長鏈非編碼 RNA(long noncoding RNA, lncRNA)、環狀 RNA 在內的功能性非編碼 RNA 等生物活性物質,在體內參與細胞間信號傳導、免疫反應、細胞內環境平衡、自噬和腫瘤等生理過程,在多種疾病的發展、診斷和治療中發揮關鍵作用[1]。骨肉瘤是一種較為罕見的骨腫瘤,在國外,每年大約有 400 例兒童和青少年被確診,骨肉瘤的發病率在青春期兒童中達到頂峰(4.4 例/100 萬),長骨的干骺端是其好發部位,約 85%的骨肉瘤不發生遠處轉移,74%只有肺部轉移,9%只有骨轉移,而 8%同時有肺轉移與骨轉移[2]。盡早診斷是提高骨肉瘤患者存活率的關鍵,目前的治療手段包括手術和化學治療。目前,關于骨肉瘤的診治仍存在患者容易耐藥、診治方案有限、不同個體對同一治療方案的反應差異較大等問題,因此研究外泌體在骨肉瘤中的功能和機制,對于深入理解該疾病的發生發展機制,尋找新的治療靶點和診斷標志物具有重要意義。本文綜述了外泌體在骨肉瘤中的研究進展,以期深入了解其在該疾病中的作用機制。
1 外泌體的生物學功能
外泌體的直徑為 40~160 nm,平均 100 nm,主要來源于細胞內涵體通過胞吐釋放的細胞外囊泡,外泌體可以來自不同的細胞和組織,不同的特征可能反映了對受體細胞的功能影響和細胞來源(表1)[3],這種異質性在免疫應答、免疫逃避、腫瘤微環境、腫瘤發生、腫瘤分子診斷、化學治療藥物耐藥性等方面具有重要作用[4]。目前與骨肉瘤相關的外泌體主要涉及診斷、腫瘤轉移治療方面。骨肉瘤的臨床診斷依賴于病史回顧、體格檢查、影像學檢查和組織學活檢等,而傳統的組織學活檢具有高度的侵襲性,并且有引起腫瘤擴散的風險,組織切片檢查通常是在影像學檢查發現腫瘤樣結構后進行,因此不能在早期進行癌癥篩查切片檢查。因此,開發新的利用外泌體的非侵襲性方法對骨肉瘤的早期診斷至關重要。

2 不同來源的外泌體與骨肉瘤的關系
各種細胞都能產生外泌體,其存在于包括血液、唾液、乳液、尿液、腦脊液在內的各種體液中[5-6]。外泌體可由多種細胞分泌,如內皮細胞、血液細胞、腫瘤細胞和間充質干細胞(mesenchymal stem cell, MSC)。在這些細胞中,MSC 被認為是獲得外泌體的理想候選。目前,無創檢查可以提取外泌體的主要來源為尿液和唾液,二者相關的基礎研究較多,但受技術條件影響(如污染、難以提純和測試手段不成熟等),其診斷疾病的真正可靠性仍不能確定。雖然外泌體有望成為檢測和治療骨肉瘤的有前景的工具,但其存在一定的局限性。目前,體內和體外的外泌體可能會受到個體差異和疾病狀態的影響,非侵入性檢查(如從陰道分泌物、糞便或唾液取樣)也可能存在上述技術問題,這可能導致檢測結果的不確定性。因此,開發出精準、可靠的體內和體外的外泌體檢測方法仍然是一個挑戰。由于外泌體來源的異質性,不同來源的外泌體對骨肉瘤產生不同的作用,研究不同來源外泌體在骨肉瘤中的作用可能有助于更好地了解骨肉瘤的發生機制,并可能為骨肉瘤的治療提供新的思路。
2.1 人臍靜脈內皮細胞(human umbilical vein endothelial cell, HUVEC)來源
HUVEC 是一種常見的干細胞,Yang 等[7]發現 HUVEC-外泌體通過激活 notch 信號通路促進骨肉瘤細胞增殖。HUVEC 相關的外泌體研究較少,尚不清楚 HUVEC 來源的外泌體與骨肉瘤之間的關系,因此未來有必要進行更多的研究以探索 HUVEC-外泌體在骨肉瘤中的作用及機制。
2.2 巨噬細胞來源
腫瘤相關巨噬細胞有吞噬大量腫瘤相關抗原的潛力和調節炎癥的作用,在包括骨肉瘤在內的各種腫瘤的進展中發揮關鍵作用[8]。巨噬細胞外泌體中,lncRNA LIFR-AS1 表達上調,miR-29a 表達下調,通過靶向核因子Ⅰ/A 抑制骨肉瘤細胞的增殖和侵襲[9]。腫瘤相關巨噬細胞分泌的外泌體誘導癌細胞的增殖和侵襲,并通過激活骨肉瘤細胞中的磷脂酰肌醇 3 激酶-蛋白激酶 B 信號通路來促進耐藥表型[10]。Liu 等[11]發現在 M2 型腫瘤相關巨噬細胞產生的 miR-221-3p 中,M2 型腫瘤相關巨噬細胞自身可以誘導骨腫瘤細胞的生長、增殖、遷移和侵襲,且 miR-221-3p 過表達,抑制細胞因子信號轉導抑制因子 3 的表達,激活 Janus 激酶 2/信號轉導及轉錄激活因子 3 的信號傳導,促進骨肉瘤細胞的增殖和轉移。
2.3 血漿來源
骨肉瘤患者血清中的 miR 容易出現表達失調,可為診斷、預后提供參考[12]。在血漿外泌體相關骨肉瘤預后方面,Wang 等[13]采用免疫組學檢測血漿來源的外泌體小泛素相關修飾物特異性蛋白酶 1 在骨肉瘤組織及鄰近組織中的高表達,發現小泛素相關修飾物特異性蛋白酶 1 水平較高的患者 1 年生存率和 3 年生存率均較差,因此小泛素相關修飾物特異性蛋白酶 1 可作為骨肉瘤預后的觀察指標。在血漿外泌體相關骨肉瘤診斷方面,Han 等[14]用表面增強拉曼光譜和基質輔助激光解吸電離飛行時間質譜(matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry, MALDI-TOF MS)對 15 例骨肉瘤患者和 15 例健康志愿者的血漿來源外泌體進行表征,用表面增強拉曼光譜診斷骨肉瘤的靈敏度、特異度和準確度均較高,用 MALDI-TOF MS 診斷骨肉瘤的靈敏度、特異度和準確度均為 100%,可見上述 2 種技術是較為可靠的診斷方法。在骨肉瘤發病機制方面,王倩榮等[15]發現骨肉瘤患者血清外泌體整合蛋白-4 水平與骨肉瘤的分期和肺轉移的關系密切,外周血整合素β4 表達水平高的骨肉瘤患者肺轉移的風險較大;Wu 等[16]發現含有 miR-15a 的外泌體通過 p53 信號通路抑制 GATA 結合蛋白 2/MDM2(murine double minute 2)軸,在體外抑制骨肉瘤細胞的增殖和侵襲;Han 等[17]用 MALDI-TOF MS 分析從人體血漿中分離的外泌體,通過結合機器學習方法和蛋白組學,用 MALDI-TOF MS 鑒定出骨肉瘤肺轉移外泌體的 7 個潛在的蛋白生物標志物,因此推測外泌體 MALDI-TOF MS 分析可用于骨肉瘤肺轉移的診斷、治療和預后;Wang 等[18]觀察到骨肉瘤患者的血漿外泌體[程序性死亡受體配體 1(programmed death-ligand 1, PD-L1)、N-鈣黏蛋白]均較健康者高,且 PD-L1 對骨肉瘤肺轉移有促進作用。
2.4 骨肉瘤來源
腫瘤來源的外泌體可以介導細胞之間的信號傳遞,參與腫瘤細胞之間的炎癥免疫反應,與腫瘤發展和轉移密切相關,基于以上特性,其在腫瘤的診斷及給藥途徑方面具有研究價值[19]。Lin 等[20]的體外和體內研究發現 miR-501-3p 是一種由肉瘤衍生而來的外泌體,其作用機制是通過 PTEN(phosphate and tension homology deleted on chromosome ten)/磷脂酰肌醇 3 激酶/蛋白激酶 B 信號通路促進破骨,加劇骨量丟失。Li 等[21]發現骨肉瘤來源的 lncRNA OIP5-AS1 在骨肉瘤組織中含量較高,下調 miR-153 導致自噬相關蛋白 5 表達增強,上調 miR-153 導致自噬相關蛋白 5 表達降低,lncRNA OIP5-AS1 可通過 miR-153 和自噬相關蛋白 5 調節骨肉瘤血管生成和自噬。Zhang 等[22]從骨肉瘤細胞中分離出含有 PD-L1 的外泌體,該外泌體通過抑制 T 細胞活性,促進骨腫瘤細胞的生長。Han 等[23]發現 miR-1307 在骨肉瘤細胞中高表達,來源于骨肉瘤細胞的外泌體攜帶 miR-1307,抑制 AGAP1 基因的表達,促進骨肉瘤細胞的增殖,抑制細胞凋亡。Zhang 等[24]發現來源于骨肉瘤細胞的外泌體攜載Ⅵ型膠原α1,通過分泌炎癥因子白細胞介素-6 和白細胞介素-8,將正常成纖維細胞轉化為癌癥相關成纖維細胞,進而促進骨肉瘤的轉移。Cheng 等[25]發現來源于骨肉瘤的外泌體可顯著促進 M2 型巨噬細胞極化,分泌細胞因子白細胞介素-10、轉化生長因子-β和血管內皮生長因子,還發現 Tim-3 在骨肉瘤組織和細胞中高表達,Tim-3 敲除的外泌體可通過抑制 M2 型巨噬細胞極化,抑制骨肉瘤細胞肺轉移。骨肉瘤細胞衍生的外泌體也通過某些 miR(miR-148a 和 miR-21-5p)影響腫瘤微環境,進而影響腫瘤細胞之間的信號傳遞[26]。轉移性骨肉瘤細胞來源的外泌體誘導轉化生長因子-β2 蛋白的產生增加,轉化生長因子-β2 是腫瘤介導的免疫抑制相關的關鍵信號通路,這種外泌體通過調節轉化生長因子-β2 的產生,產生免疫抑制,改變腫瘤的微環境[27]。若在酸性 pH 下培養 saos2 骨肉瘤細胞,細胞產生的外泌體是中性條件下的 24~78 倍[28]。骨肉瘤來源的外泌體可以抑制 T 細胞增殖和活化,影響循環中的 T 細胞數量[29]。Gong 等[30]發現繼發轉移的骨肉瘤細胞分泌的外泌體通過遞送外源性 miR-675 和下調受體細胞內的靶基因 CALN1,來增加腫瘤細胞的遷移和侵襲。
2.5 MSC 來源
MSC 中外泌體含量較高,具有維持組織內穩態、免疫調節的作用[19]。Zhou 等[31]的研究表明,骨肉瘤腫瘤組織和細胞中,neurensin-2 高表達,人骨髓 MSC 來源的外泌體攜載 miR-1913 抑制 neurensin-2 的表達,抑制骨肉瘤細胞的增殖、遷移和侵襲。Zhang 等[32]發現轉化因子 2β的高表達與骨肉瘤預后差相關,轉化因子 2β基因是 miR-206 的靶基因,miR-206 本身可抑制骨肉瘤細胞的增殖,而轉染 miR-206 的骨髓 MSC 來源的外泌體可靶向轉化因子 2β骨肉瘤細胞,抑制腫瘤進展。Ge 等[33]發現淋巴細胞胞質蛋白 1 在骨肉瘤細胞中高表達,骨髓 MSC 的外泌體淋巴細胞胞質蛋白 1 通過激活 Janus 激酶 2/信號轉導與轉錄激活因子 3 信號通路促進骨肉瘤進展,miR-135a-5p 可抑制該通路。Qin 等[34]發現富含 miR-208a 外泌體的骨髓 MSC 通過下調程序性細胞死亡因子 4 和激活胞外信號調節激酶 1/2 通路,對骨肉瘤細胞的惡性表型起促進作用。Wang 等[35]發現脂肪 MSC 外泌體可以增加膠原β(1-O)半乳糖轉移酶 2 的表達,以促進骨肉瘤細胞的侵襲、遷移和增殖。骨髓 MSC 來源的外泌體通過激活自噬相關基因 5 來促進腫瘤發生和轉移[36]。Zhao 等[37]發現骨髓 MSC 來源的外泌體 lncRNA PVT1 通過抑制骨肉瘤細胞中的泛素化和促進致癌蛋白 ERG 的表達,來促進腫瘤生長和轉移。
綜上,基于所來源的組織,包括是否來自血清、癌細胞和干細胞等,不同來源的外泌體在骨肉瘤中具有診斷、預后的獨特特性。骨肉瘤細胞大多通過分泌 miR 及與靶基因結合,發揮細胞間通信作用,影響骨肉瘤細胞的增殖、生長和轉移。而骨肉瘤細胞來源外泌體的獨特之處為其在腫瘤微環境、腫瘤免疫中具有調節作用(表2)[7, 9, 11, 13, 16, 18, 20-22, 24-27, 30-33, 35, 37]。

3 外泌體參與骨肉瘤的治療
外泌體通過表面帶有的靶點與靶向細胞結合,可遞送相關抗腫瘤特異性藥物,相關 lncRNA 被確定為耐藥癌癥的潛在治療靶點,提高化學治療藥物的輸送效率,從而改善骨肉瘤患者的生活質量。Du 等[38]用全基因組 CRISPR(clustered regularly interspaced short palindromic repeats)篩選確定 Ad18 是多柔比星耐藥的關鍵驅動因素,再將 RGD(Arg-Gly-Asp)-外泌體負載化學修飾的 siRad18 與多柔比星結合,提高了多柔比星的抗腫瘤活性。Huang 等[39]發現 lncRNA 母系表達基因 3 具有抗腫瘤特性,工程化外泌體 cRGD-外泌體-母系表達基因 3 在體外和體內均強化母系表達基因 3 的抗骨肉瘤特性。Wei 等[40]發現與單獨的多柔比星相比,骨髓 MSC 來源的外泌體負載的多柔比星更能有效殺死骨肉瘤細胞,且心肌細胞毒性較低。細胞研究顯示,由 MSC 衍生外泌體多柔比星組成的納米藥物與游離多柔比星相比,外泌體-多柔比星對骨肉瘤 MG63 細胞、HOS 細胞和 143B 細胞的細胞毒活性較高,體內試驗進一步表明 MSC 衍生的外泌體可以成為優秀的納米載體,通過基質細胞衍生因子-1 及其受體趨化因子 CXC 亞家族受體 4 軸發揮靶向作用,有效地將多柔比星遞送至骨肉瘤細胞中[41]。
因此,外泌體自身或作為藥物的有效載體,在未來或可用于骨肉瘤的治療。上述研究的主要焦點在于工程化外泌體和所包含核酸(miR、lncRNA 和 DNA)可以有效促進抗腫瘤藥物進入腫瘤細胞,外泌體的治療應用是有希望的,但需更多類型的生物模型及試驗來驗證。
4 小結
綜上所述,外泌體作為細胞間通信的載體,可以通過分泌及自身攜帶關鍵的分子參與腫瘤的病理生理。盡管目前尚不清楚外泌體在骨肉瘤中的確切機制,但上述研究表明外泌體與骨肉瘤的增殖、凋亡和遠處轉移等密切相關。基于外泌體在骨肉瘤中的表達水平建立骨肉瘤快速診斷模型,可能是未來研究的主要方向,該方法不需要復雜的手術操作和昂貴的設備,可作為一種液體活檢技術,在癌癥的臨床診斷中具有很大的應用前景。然而,外泌體在骨肉瘤診斷和治療中的應用仍處于起步階段,需要更多的研究來證明其有效性和安全性。未來應進一步挖掘外泌體的生物學特性,深入研究和闡明外泌體在骨肉瘤中的具體調控機制并進行組織工程相關研究,以便將外泌體應用于臨床診斷與治療,為臨床治療和預后評估提供新的啟示和策略。
利益沖突:所有作者聲明不存在利益沖突。