Zi 字媒體

一個月前，「BEST 2017 拜耳腫瘤高峰論壇」在上海隆重舉行，數百位跨越不同腫瘤領域的專家學者齊聚一堂，共同交流癌症靶向治療的現狀與進展。隨著逐年增加的癌症診斷患者和越來越年輕的癌症患者的確診，癌症牽動著世間多少人的心。影響因子144.8的CA-Cancer J Clin雜誌發表了2017年美國前10個新增癌症病例及由癌症引起的死亡比例。男性的前列腺癌及女性的乳腺癌及肺癌占癌症發病多達20%—30%，由肺癌引起的死亡率也高達25%。圖1.2017年美國新增癌症病例及由癌症引起的死亡比例[1]腫瘤微環境及其與腫瘤細胞之間的信息傳遞直接決定腫瘤的惡性程度。腫瘤的發生、發展、轉移及耐葯都離不開基質的作用。外泌體是近幾年發現的在細胞與細胞間通訊中起關鍵作用的胞外基質成分。腫瘤遞送的外泌體與腫瘤微環境中的基質細胞相互作用，促進腫瘤細胞的轉移及耐葯機制。本篇的主要內容旨在向大家介紹腫瘤來源的外泌體（TDEs）在腫瘤中的作用及研究策略1、外泌體在腫瘤生物學中的作用機制2、外泌體RNA研究的技術路線3、外泌體在腫瘤中的應用方向一、外泌體在腫瘤生物學中的作用機制前兩個專題，小編和大家一起就外泌體的形態結構及來源進行了詳細的探討。大量的研究結果表明，腫瘤來源的外泌體（TDEs）在促進腫瘤轉移及誘導腫瘤抗性方面發揮重要的作用。TDEs在腫瘤轉移及腫瘤抗性的作用機制如下：圖2. TDEs在腫瘤轉移及腫瘤抗性的作用機制[2]TDEs在腫瘤級聯轉移中的作用一：上皮細胞間質轉化（EMT）上皮細胞間質轉化（EMT）是指上皮細胞失去極性參與基質重塑和轉移灶的形成、可提高細胞的轉移能力並進入循環系統以此促進腫瘤細胞的轉移。TDEs提供自分泌和旁分泌信號激活EMT程序（TGFβ,基質金屬蛋白類MMPs,低氧誘導因子HIF1a,IL-6,β-catenin等）。EMT發生的標誌為角蛋白絲E-cadherin的缺失、ZO-1的低表達，同時細胞獲得間質表型,如Vimentin, N-cadherin等表達升高。而ZO-1被揭示受到miRNA的調控並參與多種腫瘤的轉移。EMT的發生預示著腫瘤的惡性進程。圖3.腫瘤轉移的原理圖：從EMT的形成經過癌前利基血管生成到最後癌症的轉移[3]TDEs在腫瘤級聯轉移中的作用二：血管生成（Neovascularization）新生血管為轉移腫瘤細胞的增殖提供營養和氧氣。TDEs被遠側的組織器官吸收，促進大量肌成纖維細胞的反應激活，進而促進轉移器官的血管生成、細胞外基質的重塑和細胞增殖。大量的研究表明，TDEs對調節腫瘤微環境中的血管生成起重要的作用。黑色素瘤細胞分泌含有IL6、VEGF 和 MMP2等物質的外泌體，可通過激活WNT5A信號通路促進腫瘤血管的生成，外泌體miR92a，可與內皮細胞上的整合素α5相互作用，引起血管內皮細胞遷移和原始血管管腔形成。TDEs在腫瘤級聯轉移中的作用三：免疫逃避（Tumor immune escape）腫瘤細胞的有效擴增和轉移離不開其逃離天然或治療介導的免疫監視能力，而TDEs是癌症免疫逃避不可忽視的對象。TDEs對免疫系統有著很強的抑制作用，一方面，TDEs抑制效應細胞和刺激調節T細胞的免疫抑制作用從而抑制天然抗腫瘤免疫反應；另一方面，TDEs也可以通過FasL傳遞死亡信號，從而引起T細胞凋亡發揮免疫抑制作用。再者，有研究顯示，TDEs可以替代腫瘤細胞接受免疫系統的攻擊，從而幫助腫瘤細胞實現免疫逃避。Jerome Paggetti的研究顯示，表達CD20的外泌體可以截獲針對CD20的抗體Rituximab，從而減少抗體與靶細胞的結合（Blood, 2015, 126(9): 1106-1117.）。圖4.TDEs與免疫反應[4]TDEs在腫瘤抗性中的作用一：多葯耐葯（Chemoresistance）多葯耐葯是由各種機制引起的，一系列的研究表明，TDEs釋放增加與藥物給葯相關。腫瘤細胞的多葯耐葯主要是由膜蛋白ATP結合盒（ABCs）起作用，將毒性物質排出體外。順鉑治療后，各種參與細胞運輸的基因的表達增加，例如，ATP酶、銅轉運ATP酶1（ATP7A）、β多肽（ATP7B）、Cu ++轉運、MDR相關蛋白2（MRP2）等。乳腺癌患者對蒽環類化療的敏感性可能與miR-125b相關（Cancer Res 2007;67(2):818-26）圖5. 外泌體的耐葯機制TDEs在腫瘤抗性中的作用二：放射抗性（Radioresistance）腫瘤細胞的放射抗性是由缺氧及DNA的有效修復機制獲得的。已經證實，不同放射輔助治療后，外泌體分泌以劑量依賴性方式增加。同時發現，肺癌患者的血清外泌體在放射治療后表現出miR-208a的表達以劑量依賴性方式增加。在放射治療後患者血漿外泌體中的研究發現miR-29a-3p和miR-150-5p的水平隨放射治療劑量的增加而降低。TDEs在腫瘤抗性中的作用三：放射誘導的旁效應（RIBE）放射輔助治療不僅對腫瘤細胞有作用，同時也對正常組織細胞有影響。這一現象稱之為放射誘導的旁效應。RIBE可造成DNA的損傷、基因組的不穩定、細胞死亡以及正常細胞的微核化。正常細胞的培養基加入放射輔助治療后的TDEs，可引起正常細胞的RIBE效應。但是外泌體中的哪些成分直接參与RIBE還有待進一步的研究。二、外泌體RNA研究的技術路線外泌體內含有的RNA主要包括miRNA、lncRNA及circRNA等。外泌體RNA研究主要技術路線如下：圖6. 外泌體RNA研究主要技術路線關於ncRNA的功能驗證方面，小編找時間給大家做個詳細的整理！三、外泌體在腫瘤中的應用方向在各種分子靶向藥物的助推下，腫瘤治療正快步邁入一個嶄新的時代，外泌體的出現正為分子靶向藥物的發展提供誘人的前景。A、腫瘤診斷：不同器官的外泌體中的RNA可以辨別癌症信息。可以作為腫瘤診斷的分子標記。因其不需要創傷做組織切片並能夠快速、及時的檢出特點使其成為當前的研究熱點B、靶向疫苗：將外泌體製作成腫瘤疫苗C、定向藥物釋放：通過外泌體將化療藥物及其他大分子物質融入細胞進行腫瘤靶向治療參考文獻：[1] Siegel R L, Miller KD, et al. cancer statistics, 2017[J]. CA cancer J Clin: 2017,67(1):7-30.[2] Suchorska W M, Lach M S. The role of exosomes in tumor progression and me tastasis[J]. Oncology reports, 2016, 35(3): 1237-1244.[3] Syn N, Wang L, Sethi G, et al. Exosome-mediated me tastasis: From epithelial–mesenchymal transition to escape from immunosurveillance[J]. Trends in pharmacological sciences, 2016, 37(7): 606-617.[4] Liu Y, Yan G, Cao X. The exosomes in tumor immunity[J]. Oncoimmunology, 2015, 4(9):e1027472.[5] Tomasetti M, Lee W, Santarelli L, Neuzil J. Exosome-derived microRNAs incancer me tabolism: possible implications in cancer diagnostics and therapy. ExpMol Med. 2017 Jan 20;49(1):e285.第五屆廣州核酸國際論壇（CNAF）現已開放註冊，Timedoo肽度誠邀大家報名參加CNAF會議吧，一起了解ncRNA與核酸領域研究的最新進展，目睹大咖的學術風采！