王亚苹，马珊珊，周馨魁，张彦婷，刘红涛，关方霞，2

(1 郑州大学生命科学学院，郑州450001；2 郑州大学第一附属医院)

间充质干细胞(MSCs)来源于发育早期的中胚层，属于多能干细胞，是一种具有自我复制能力和多向分化潜能的成体干细胞，可在体外诱导分化为骨、软骨、脂肪等。目前，在临床上MSCs已用于治疗多种血液性疾病、组织损伤修复以及自身免疫性疾病，在肿瘤治疗方面亦取得一定进展。研究证实，MSCs的治疗作用主要与旁分泌有关，外泌体可能是其发挥作用的重要物质基础。外泌体是细胞通过出芽方式产生的、直径30～150 nm的膜性囊泡，内含丰富的mRNA、miRNA及蛋白质等组分，能参与细胞间的物质交换和信息交流，在肿瘤的发生、发展以及侵袭和转移过程中发挥重要作用。有研究表明，MSCs源性外泌体及其包裹物质可作为诊断多种疾病的标志物[1]，如恶性肿瘤、神经性疾病或肾脏疾病等。MSCs源性外泌体既可通过抑制免疫细胞(DCs、NK细胞、CD4+、CD8+或T细胞等)引发抗肿瘤反应，也可诱导免疫抑制或调节细胞群(MDSCs、Tregs或Bregs等)介导的免疫抑制[2]。近年来关于MSCs源性外泌体的研究逐渐成为临床热点，其在肿瘤治疗中的作用日益凸显。本文结合文献就MSCs源性外泌体在肿瘤发生、发展及治疗中的作用作一综述。

1 MSCs源性外泌体的生物学特征和功能

外泌体最初是指网织红细胞分化过程中分泌的由多囊泡内体与质膜融合形成的囊泡样结构。随着研究的不断深入发现，外泌体是由多种细胞经过“内吞-融合-外排”等一系列调控过程形成的，其形成过程是由转运必须内吞体分选复合物(ESCRT)驱动的，ESCRT-0至早期核内体的质膜外表面，并通过泛素化结合位点与其特异性物质结合，再通过位于结合位点上游ESCRT-Ⅰ、ESCRT-Ⅱ的作用向内形成出芽小泡，最后在ESCRT-Ⅲ的剪切作用下与核内体膜分离[3]。外泌体通过细胞间的内吞作用进入受体细胞。内吞作用是机体摄取生物大分子的主要途径，包括吞噬作用、吞饮作用和受体介导的内吞作用[4]。MSCs源性外泌体的发生、释放、穿梭和摄取与之类似。MSCs源性外泌体在电子显微镜下呈囊泡状小体，直径为50～100 nm，可通过100 000 g超速离心在1.10～1.19 g/mL蔗糖密度梯度溶液中富集[5]。在MSCs源性外泌体中发现了多种与其生物学功能密切相关的蛋白质，如细胞内源性蛋白、转膜蛋白、融合蛋白、脂质相关蛋白、跨膜蛋白、热休克蛋白和磷脂酶以及与外泌体来源相关的细胞特异性蛋白。此外，多种细胞信号蛋白也在外泌体中进行传递，如β-catenin、Wnt5、Notch配体等[2]。MSCs源性外泌体特异性表达的CD29、CD73、CD44等也是MSCs膜上特异性表达的蛋白，并且还高表达miR-143-3p、miR-10b-5p、miR-486-5p、miR-22-3p、miR-21-5p五种miRNA。这些miRNA可作为致癌基因或肿瘤抑制因子在肿瘤的发生、发展过程中发挥重要作用[6]。而MSCs源性外泌体作为细胞通讯的中枢介质，传递功能性的mRNA、miRNA和转录因子，介导细胞与细胞间的交流，继而协同产生相应的生物学效应[7]。目前MSCs源性外泌体作为新型替代疗法在肿瘤治疗中已逐渐受到重视。

2 MSCs源性外泌体在肿瘤发生、发展中的作用机制

2.1 调控肿瘤细胞增殖、迁移和凋亡 Lin等[8]研究发现，MSCs源性外泌体可通过激活Wnt信号通路，促进乳腺癌MCF-7细胞增殖和迁移。Wang等[9]研究发现，MSCs源性外泌体能促进胃癌HGC-27细胞增殖和迁移。但也有研究发现，MSCs源性外泌体能抑制肿瘤细胞增殖和迁移。如Shimbo等[10]通过MSCs衍生的外泌体递送miR-143能显著抑制骨肉瘤细胞迁移。Bruno将[11]BM-MSCs来源的外泌体用于肝癌HepG2细胞、卵巢癌SKOV-3细胞，结果发现其可抑制这两种肿瘤细胞的细胞周期进程，并诱导其凋亡或坏死。Reza等[12]使用人脂肪间充质干细胞(hAMSCs)来源外泌体的培养基培养人卵巢癌细胞，发现hAMSCs源性外泌体通过下调涉及Wnt/β-catenin或AKT4的癌症存活信号通路抑制肺肿瘤生长；hAMSCs源性外泌体还可通过上调促凋亡信号分子(如Bax、Caspase-9、Caspase-3)以及下调抗凋亡蛋白Bcl-2，诱导凋亡信号传导；此外，hAMSCs释放的外泌体还可破坏线粒体完整性，促进氧化应激反应，抑制细胞增殖。MSCs源性外泌体被靶细胞或组织内化后，可调节细胞周期进程、细胞因子以及癌症相关信号通路，利用MSCs源性外泌体穿梭凋亡信号分子或肿瘤坏死因子，可降低肿瘤细胞活性、阻断细胞周期，使细胞凋亡增加，继而发挥抗肿瘤作用。

2.2 调控肿瘤耐药性 耐药性是目前临床治疗肿瘤的最大障碍之一。研究表明，MSCs源性外泌体在化疗耐药中具有重要作用。Ji等[13]研究发现，MSCs源性外泌体在体内外均能明显诱导胃癌细胞对5-氟尿嘧啶的耐药性，增强多种耐药相关蛋白(如MDR、MRP、LRP)表达，从而导致肿瘤的发生、发展。Wang等[14]研究表明，BM-MSCs源性外泌体在多发性骨髓瘤细胞中诱导肿瘤细胞对硼替佐米的耐药性。外泌体是MSCs诱导化疗耐药的重要介质，抑制外泌体的作用可能有助于提高肿瘤的治疗效果。

2.3 调控血管生成 血管生成不仅见于胚胎期，在成熟个体组织损伤修复及某些病理生理过程，尤其在肿瘤生成和转移过程中具有关键性作用。肿瘤组织通常血管内皮生长因子(VEGF)等促血管生成因子过表达[15]。MSCs源性外泌体可通过促进血管生成和作为癌基质细胞促进肿瘤发展。Zhu等[16]研究发现，BM-MSCs源性外泌体可通过激活细胞外信号调节激酶1/2信号通路增强VEGF表达，从而促进小鼠皮下移植瘤生长。Liang等[17]研究证实，人脂肪来源的MSCs源性外泌体可将miR-125a转移至内皮细胞并促进血管生成。这些研究结果表明，MSCs源性外泌体可通过促进肿瘤血管生成或创建体外干细胞生态位来促进肿瘤生长。MSCs源性外泌体是否支持血管生成目前仍存在争议。Pakravan等[18]研究发现，MSCs源性外泌体通过调节乳腺癌细胞中mTOR/HIF-1α信号转导通路，诱导VEGF分泌量降低。此外，由MSCs源性外泌体穿梭的miR-16也能部分下调肿瘤细胞中VEGF表达[19]。但现有的研究还无法完全解释MSCs源性外泌体对肿瘤微环境的旁分泌作用，其具体机制尚需进一步研究。

3 MSCs源性外泌体在肿瘤治疗中的作用

近年来，外泌体作为核酸或药物递送载体受到越来越多关注。Wu等[20]研究发现，包裹在MSCs源性外泌体内的miRNA可被递送至培养物中的靶肿瘤细胞，并能抑制神经胶质瘤细胞增殖。Ono等[21]报道，来自BM-MSCs的外泌体转移miRNA可促进乳腺癌细胞休眠。Munoz等[22]研究表明，MSCs源性外泌体可将阻断miR-9的抗miR-9递送至多形性成胶质细胞瘤细胞内，而抗miR-9参与药物流出转运蛋白P-糖蛋白表达，可逆转多药转运蛋白表达，并使多形性成胶质细胞瘤对替莫唑胺敏感，从而促进细胞死亡和半胱天冬酶活性。Lou等[23]研究发现，包含miR-122的脂肪来源MSCs源性外泌体(122-Exo)可提高肝癌细胞对化疗药物的敏感性。此外，瘤内注射122-Exo可显著增强索拉非尼在体内的抗肿瘤效果。总体上，MSCs源性外泌体是安全有效的药物递送载体。干细胞具有无限生产能力，用于作为药物递送载体的外来体可重复生产，能最大限度地满足肿瘤治疗需求。

综上所述，MSCs源性外泌体在调节肿瘤生长和转移中具有重要作用，不仅能参与肿瘤微环境形成，还可通过调控肿瘤生长因子和抗凋亡因子表达，促进肿瘤生长和转移。MSCs具有作为肿瘤抑制因子或启动子的潜力，但其最终作用方式通过MSCs起源、肿瘤类型和细胞因子表达确定。MSCs源性外泌体在临床肿瘤治疗中潜力巨大。