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外泌体miRNA 在胰腺癌研究中的进展

2018-02-11陈旭东胡晓波

检验医学 2018年11期
关键词:树突吉西外泌体

陈 佳,王 健,金 炜,陈旭东,胡晓波

(1. 上海中医药大学附属龙华医院检验科,上海 200032; 2. 上海市临床检验中心,上海 200126)

胰腺癌(pancreatic cancer,PC)是死亡率极高的消化道恶性肿瘤,早期诊断率不高,患者确诊时往往疾病已发展至晚期,并已发生转移,使患者丧失根治的机会,预后极差,5年生存率仅8%[1-4]。PC的发生、发展受多种因素影响[5]。有研究发现,外泌体在PC发生、发展过程中发挥重要作用[6-11]。外泌体能够作为转运工具,通过其携带的微小RNA(microRNA,miRNA)等分子介导肿瘤细胞间的信息交流,显示出应用于肿瘤诊断和治疗的潜在价值[12]。我们就与PC相关的外泌体miRNA的研究进展作一综述,旨在为进一步认知PC的发生、发展奠定基础。

1 外泌体的生物学特性

外泌体是一种双层膜结构的囊性小泡,直径为30~100 nm,电镜下多呈杯状[13],源于细胞内吞系统中的多囊泡小体(multivesicular body,MVB),即晚期内体。细胞内MVB在Rab 鸟苷三磷酸酶作用下移动至细胞膜附近并与细胞膜融合,将其包含的多个膜性囊泡释放至胞外,形成外泌体[14]。有研究发现,外泌体可由肿瘤细胞、肥大细胞和树突状细胞等多种细胞分泌,并广泛存在于血液、唾液、乳汁、眼泪、尿液及精液等多种体液中[15]。

外泌体为脂质双分子膜包裹少量胞质的膜性囊泡结构,胞质中含有miRNA、信使RNA(messenger RNA,mRNA)、长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)及蛋白质等多种成分[16]。外泌体可通过与靶细胞的细胞膜融合、胞吞作用等方式将其携带的miRNA、蛋白质等传递到靶细胞中,从而对靶细胞的生理功能产生影响[17]。miRNA是一类由18~25个核苷酸组成的高度保守的内源性单链小分子RNA,由长约70~90个碱基大小、具发夹结构单链RNA前体(pre-microRNA,pre-miRNA)经过Dicer酶作用生成。成熟的miRNA分子与RNA诱导沉默复合体(RNA-induced silencing complex,RISC)结合后,通过与其靶mRNA的3'端非编码区结合,抑制靶mRNA的翻译或导致其降解,进而影响细胞生长、代谢等多种生物学过程[18-23]。

DING等[24]报道了PC细胞PANC-1分泌的外泌体miR-212-3p,通过抑制树突状细胞内调节因子X相关蛋白(regulatory factor X-associated protein,RFXAP)表达,使主要组织相容性复合体Ⅱ类分子(major histocompatibility complex Ⅱ,MHC Ⅱ )表达下降,引起树突状细胞免疫耐受,从而影响PC的发生、发展。ZHOU等[25]研究发现,PC细胞PANC-1分泌的外泌体miR-203通过下调树突状细胞内Toll样受体4(Toll-like receptor 4,TLR4)的表达,抑制肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor alpha,TNF-α)表达,导致树突状细胞功能失调,继而调控PC的发生、发展。TOMINAGA等[26]发现外泌体miR-181c进入星形胶质细胞、脑细胞及脑毛细血管内皮细胞后,使磷酸肌醇依赖性蛋白激酶 1(phosphoinositide-dependent protein kinase-1,PDPK1)表达下调,抑制丝切蛋白的磷酸化,并影响其对肌动蛋白的调控,导致血脑屏障被破坏,促进乳腺癌细胞的脑转移。LIU等[27]研究结果显示,肺癌细胞分泌的外泌体miR-21进入受体细胞后能通过活化信号传导与转录激活因子-3(signal transducer and activator of transcription 3,STAT 3),上调血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的表达水平,促进肺癌细胞的转移和血管生成。ZHANG等[28]报道,星形胶质细胞释放的miR-17-92簇外泌体能抑制靶基因——与张力蛋白同源在人第10号染色体缺失的磷酸酶基因(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten,PTEN)的表达,促进肿瘤细胞分泌趋化因子CCL2,抑制肿瘤细胞凋亡并促进增殖,继而增强脑肿瘤的转移能力。BASU等[29]报道,miR-122缺陷的HepG2细胞摄入肝癌细胞株Huh7释放的外泌体miR-122后,降低HepG2细胞生长速度,削弱其增殖能力。上述研究均显示,外泌体miRNA在PC、乳腺癌、肝癌等多种肿瘤的发生、发展过程中发挥重要作用。

2 外泌体miRNA与PC增殖、凋亡及转移

外泌体通过将其携带的miRNA传递至受体细胞,来调控肿瘤的增殖、凋亡及转移过程。CHEN等[30]报道外泌体miR 23b 3p能促进PC细胞的侵袭和迁移。有研究结果显示,胰腺星状细胞可分泌携带miR-451a等miRNA的外泌体,这些外泌体可促进PC细胞增殖和迁移,并上调趋化因子配体CXCL1和CXCL2的表达,而采用外泌体抑制剂GW4869处理后,对PC细胞增殖和迁移的促进作用消失[31]。此外,MIKAMORI等[32]发现,在吉西他滨作用下PC细胞会分泌外泌体miR-155,可抑制肿瘤蛋白P53诱导核蛋白1(tumor protein p53-inducible nuclear protein 1,TP53INP1)的表达,增强PC细胞抗凋亡活性。上述研究显示,外泌体miRNA与PC增殖、凋亡及转移等过程关系密切,为了解PC发生、发展相关机制提供了新的视角,有望为PC治疗提供新的靶点。

3 外泌体miRNA与PC化疗耐药

目前,越来越多的研究表明,外泌体miRNA能促进PC细胞化疗耐药性的产生。有研究发现,细胞内miR-155的表达增加促使胰腺导管腺癌细胞释放外泌体miR-155,引起附近肿瘤细胞抗凋亡活性增强,导致对吉西他滨耐药,阻断外泌体的运输可减少miR-155所致吉西他滨耐药[32]。有研究也发现,在使用吉西他滨治疗PC时,随着上游转录因子Snail的上调,肿瘤相关成纤维细胞释放的外泌体中miR-146a表达增加,导致胰腺癌细胞耐药性增强[33]。

4 外泌体miRNA与PC的诊断

目前,临床主要依靠影像学检查对PC进行定性及定位诊断。此外,临床也常用糖类抗原19-9、癌胚抗原等血清肿瘤标志物进行筛检,然而这些项目的诊断敏感性和特异性均不理想。上述原因使PC的早期诊断率不高,患者确诊时往往疾病已发展至晚期,因此寻找新的早期诊断标志物已成为PC诊治的重点。

QUE等[34]报道PC患者血清外泌体中miR-17-5p和miR-21表达显著升高,有望成为PC的诊断标志物。其中,外泌体miR-21诊断PC的敏感性较高、特异性不强,外泌体miR-17-5p诊断PC的敏感性、特异性均较高,并且外泌体中miR-17-5p的高表达与PC的转移、较晚的TNM分期显著正相关。MADHAVAN等[35]研究发现,83%的PC患者血清外泌体miR-1246、miR-4644、miR-3976和miR-4306表达水平显著升高,并在早期PC患者血清中出现异常高表达,可能成为PC早期诊断的高敏感性标志物。MACHIDA等[36]的研究结果显示,PC患者唾液中异常高表达外泌体miR-1246和miR-4644,将二者进行联合分析,发现与PC高度相关,为诊断PC的潜在生物标志物,具有较高的敏感性和特异性。上述研究显示,外泌体miRNA对PC诊断具有重要意义,但是基于研究样本量少、缺乏普适性等问题,针对外泌体miRNA检测能否成为PC早期诊断标志物,仍有待进一步探索。

5 总结与展望

外泌体作为一种重要的转运工具,通过将其携带的miRNA、蛋白质等分子传递至受体细胞,介导细胞间信息交流,进而影响受体细胞的生长、代谢等多种生理功能。近年的研究发现,外泌体miRNA参与调控PC增殖、凋亡、转移等过程,为了解PC发生、发展相关机制提供了新视角,有望为PC治疗和早期诊断提供新的方向。目前,针对外泌体miRNA与PC相关性的研究屈指可数,对外泌体miRNA在PC中作用的认知仍较局限,有待进一步深入探索。

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