名词解释

      外泌体（exosome）是一种直径40-160nm的细胞外囊泡（Extracellular Vesicles，EVs），来自于多囊泡内体途径（multivesicular endosome pathway），含有细胞成分（蛋白质、代谢物、RNA等），被其他的细胞吸收，从而影响其他细胞的功能和行为，在细胞通讯中起作用。

外泌体可以被设计成提供不同的治疗载体，可以含有短干扰RNA、反义寡核苷酸、化疗剂和免疫调节剂等，并能够将它们递送到靶标位置。除了治疗潜力外，外泌体还具有帮助疾病诊断的潜力。因为它们在所有生物体液中都有报道，通过生物体液采样（液体活检）很容易获得外泌体内容物的组成。基于外泌体的液体活检突出了其在诊断和确定癌症和其他疾病患者预后方面的潜在用途，疾病进展也可以通过外泌体的多组分分析来确定。

 

外泌体内：代谢物、RNA、DNA、酶、转录因子等蛋白…

外泌体外：整合素蛋白、热休克蛋白、糖蛋白、四次跨膜蛋白、脂筏…

外泌体的生物发生

质膜的第一次内陷形成杯形结构，包含细胞表面蛋白和与细胞外环境相关的可溶性蛋白，形成早期分选内体（early-sorting endosome，ESE），在某些情况下与原有的ESE融合。高尔基体反面网状结构和内质网也对ESE的形成和内容物有影响。ESE可以成熟为晚期分选内体（LSE），并最终产生多囊泡体（multivesicular bodies,  MVBs）。MVB通过内体限制膜的向内陷（即质膜的双重内陷）形成。这个过程使MVB包含几个ILV(intraluminal vesicles)。MVB可以与溶酶体或自噬体融合以降解，也可以与质膜融合以释放所含的ILV成为外泌体。

外泌体异质性(Exosome heterogeneity)

外泌体的异质性包括它们的大小、内容物种类和含量、对受体细胞的功能影响和细胞起源。大小的不相同可能是由于MVB限制膜的内陷不均匀，导致流体和固体的含量不同。蛋白质组学分析揭示了外泌体的标记异质性，乳腺癌细胞及其外泌体的蛋白质组可以显示起源细胞是上皮样还是间充质样。外泌体对受体细胞的影响可能不同，因为受体细胞表面蛋白的表达不同，并且这种功能异质性可能导致在不同的靶细胞类型中，一组外泌体诱导细胞存活，另一组诱导细胞凋亡，另一组诱导免疫调节等。异质性也可以基于外泌体的器官和组织起源，包括它们是否来自癌细胞，赋予它们独特的特性。

细胞间通讯(Intercellular communication)

一些研究表明，外泌体可以在极少数情况下将mRNA递送到受体细胞。但是这种罕见事件通过急性炎症（腹膜炎）或慢性炎症（皮下肿瘤）小鼠模型中产生外泌体的免疫细胞的激活和扩增而增强。化疗等治疗干预也可能影响肿瘤的外泌体摄取和随后的生物反应。例如，抑制质子泵或改变黑色素瘤细胞中的细胞pH值会限制外泌体摄取。神经干细胞受到炎症细胞因子的刺激产生具有IFNγ（干扰素γ）的外泌体，这些外泌体特异性激活表达IFNGR1（干扰素γ受体1）的受体细胞中的STAT1的信号传导。这些结果支持这样一种观点，即蛋白质被分选到外泌体，并且可以选择性地在受体细胞中诱导特定信号，以调节发育、免疫反应和疾病等过程。

感染和免疫反应

外泌体在免疫调节中的功能可能与抗原肽的转移和呈递相关，DNA诱导受体细胞中的cGAS-STING（干扰素基因的环GMP-AMP合酶刺激剂）信号通路（细胞溶质DNA的传感触发炎症基因表达和I型IFN反应）的激活，外泌体miRNA调控受体细胞基因表达， 以及通过外泌体上存在的表面配体诱导不同的信号通路。来自抗原呈递细胞（APC）的外泌体携带p-MHC-II和共刺激信号，将肽抗原呈递给特异性T细胞以诱导其激活。

癌症(Cancer)

外泌体可能诱发或促进肿瘤形成。源自乳腺癌和前列腺癌细胞的外泌体通过转移其miRNA货物诱导肿瘤形成。前列腺癌细胞外泌体中的miR-125b，miR-130，miR-155以及HRas和Kras mRNA参与肿瘤重编程和脂肪干细胞肿瘤形成。

外泌体也与肿瘤微环境中血管生成和细胞外基质重塑有关，这是肿瘤生长和转移播散的关键步骤。来自乳腺癌细胞来源的外泌体的miR-105抑制内皮紧密连接ZO-1表达，损害血管完整性和增强血管通透性从而促进肿瘤转移。

癌细胞分泌的外泌体可促进对各种化疗药物和抗体的耐药性。当用γ分泌酶抑制剂或放射治疗肿瘤时，肿瘤相关成纤维细胞（CAF）分泌的外泌体包含RNA和转座元件转移到癌细胞中，促进对放射治疗耐药的肿瘤干细胞的扩增。CAF来源的外泌体miR-21与卵巢癌细胞中的APAF1（凋亡蛋白酶激活因子1）结合，赋予癌细胞紫杉醇抗性，巨噬细胞来源的外泌体miR-385促进胰腺癌细胞中的胞苷脱氨酶活性，赋予对吉西他滨的抗性

Clinical applications（Diagnostic and Therapeutic potential of exosomes

外泌体在所有生物体液中均有发现，因此它们具有微创液体活检的潜力，在外泌体中可以找到少量的DNA，这种DNA在检测血清外泌体中的癌症相关突变方面具有价值，如果外泌体中DNA片段比循环游离DNA大，这可能有利于检测胰腺癌患者的突变，包括KRAS和TP53。外泌体中的特定miRNA可能在检测癌症或预后方面提供信息。外泌体中的致癌和肿瘤抑制因子miRNA可能具有很高的诊断价值，因为它们在癌细胞和正常细胞之间的表达差异，增强了其在早期诊断中的有用性。

注射的外泌体可以带着其内容物有效地进入细胞，来自间充质细胞和上皮细胞的外泌体在反复注射小鼠时不会诱导毒性，工程外泌体上的配体将外泌体靶向特定细胞类型。化疗化合物装配到外泌体中进行癌症治疗，在小鼠中进行测试，有抗肿瘤功效并且降低了细胞毒性。例如，装载紫杉醇的巨噬细胞来源外泌体诱导小鼠抗肺肿瘤反应。外泌体microRNA参与抑制受体细胞中靶mRNA基因表达，因此开发了用于癌症治疗的工程外泌体以传递特定的miRNA或小干扰RNA（siRNA）。

 

 

 

 

参考文献

Kalluri R, LeBleu VS. The biology, function, and biomedical applications of exosomes. Science. 2020 Feb 7;367(6478):eaau6977. doi: 10.1126/science.aau6977.