综述:癌症进展中的细胞外囊泡:机制与意义

【字体: 时间:2025年03月28日 来源:Science China Life Sciences 8

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  这篇综述聚焦于细胞外囊泡(EVs)在癌症进展中的作用。阐述了肿瘤复发、转移、耐药和免疫逃逸等过程中,EVs 作为细胞间通讯载体的重要性,为癌症诊疗提供新思路,值得相关领域研究人员一读。

  ### 细胞外囊泡(EVs)与癌症进展的关联
肿瘤的复发、转移、临床耐药以及免疫逃逸,是癌症进展过程中的关键事件。这些事件具有显著的时空异质性和可塑性,而肿瘤细胞与肿瘤微环境(TME)中其他细胞之间的细胞间通讯,在其中发挥着举足轻重的作用。细胞外囊泡(EVs)作为一类携带生物活性分子的异质性分泌信使,能够促进细胞间通讯,进而动态地影响癌症的发展进程。
EVs 是细胞分泌到细胞外环境中的膜性囊泡,根据其大小、生物发生途径和内容物的不同,可以分为多种类型,如外泌体(exosomes)、微囊泡(microvesicles)等。它们在细胞间传递蛋白质、核酸(包括 mRNA、miRNA 等)、脂质等生物活性分子,就像细胞之间传递信息的 “小包裹”,让细胞之间能够 “交流对话”。

在肿瘤微环境里,肿瘤细胞与周围的细胞,如成纤维细胞、免疫细胞等,通过 EVs 进行频繁的信息交换。这种交换对肿瘤的发展产生了多方面的影响。例如,肿瘤细胞分泌的 EVs 可以改变周围细胞的功能和表型,为肿瘤的生长、侵袭和转移创造有利条件;而免疫细胞分泌的 EVs 则可能影响肿瘤细胞的免疫逃逸能力。

EVs 在肿瘤复发中的作用


肿瘤复发是癌症治疗面临的一大难题。研究发现,EVs 在肿瘤复发过程中扮演着重要角色。肿瘤细胞来源的 EVs 可以携带肿瘤干细胞相关的分子标记物和信号通路激活因子。肿瘤干细胞具有自我更新和多向分化的能力,是肿瘤复发的根源之一。

EVs 携带的这些物质能够传递给周围的肿瘤细胞,使部分肿瘤细胞获得肿瘤干细胞的特性,从而在治疗后重新启动肿瘤的生长。比如,某些 EVs 中含有的特定 miRNA,能够调节靶基因的表达,促进肿瘤细胞的干性维持,增加肿瘤复发的风险。而且,EVs 还可以改变肿瘤微环境的状态,促进血管生成和细胞外基质重塑,为肿瘤复发提供适宜的 “土壤”。

EVs 与肿瘤转移


肿瘤转移是癌症致死的主要原因。EVs 在肿瘤转移的多个阶段都发挥着关键作用。在肿瘤细胞的侵袭阶段,肿瘤细胞分泌的 EVs 可以携带蛋白酶,如基质金属蛋白酶(MMPs)。这些蛋白酶能够降解细胞外基质成分,帮助肿瘤细胞突破基底膜,向周围组织侵袭。

当肿瘤细胞进入血液循环后,EVs 可以保护肿瘤细胞免受免疫系统的攻击。一方面,EVs 表面的某些分子可以抑制免疫细胞的活性;另一方面,EVs 可以包裹肿瘤细胞,形成 “伪装”,使肿瘤细胞更容易在循环系统中存活并到达远处器官。到达远处器官后,EVs 还能通过调节靶器官的微环境,为肿瘤细胞的定植和生长创造条件。例如,EVs 可以携带某些趋化因子,吸引肿瘤细胞向特定器官迁移,并且改变靶器官细胞的基因表达,使其更有利于肿瘤细胞的存活和增殖。

EVs 介导的临床耐药


临床耐药是癌症治疗失败的重要原因之一。EVs 在肿瘤细胞对化疗药物、靶向药物等的耐药过程中发挥着复杂的作用。肿瘤细胞可以通过分泌 EVs 将耐药相关蛋白或核酸转运到敏感的肿瘤细胞中。比如,EVs 携带的 ABC 转运蛋白家族成员,能够将化疗药物泵出细胞,导致细胞内药物浓度降低,从而使原本对药物敏感的肿瘤细胞获得耐药性。

此外,EVs 还可以调节肿瘤细胞的代谢途径,使其适应药物环境。一些 EVs 携带的代谢酶相关的 mRNA 或蛋白质,能够改变肿瘤细胞的代谢方式,增强其对药物的抵抗能力。而且,肿瘤微环境中的其他细胞分泌的 EVs 也可能影响肿瘤细胞的耐药性。例如,肿瘤相关成纤维细胞分泌的 EVs 可以通过激活肿瘤细胞的某些信号通路,促进耐药相关蛋白的表达,进而提高肿瘤细胞的耐药性。

EVs 与肿瘤免疫逃逸


肿瘤免疫逃逸是肿瘤能够在体内持续生长和扩散的重要机制。EVs 在肿瘤免疫逃逸过程中起到了推波助澜的作用。肿瘤细胞分泌的 EVs 可以携带免疫抑制分子,如程序性死亡配体 1(PD - L1)。这些 EVs 将 PD - L1 传递给免疫细胞,抑制 T 细胞的活性,使 T 细胞无法有效地识别和杀伤肿瘤细胞。

同时,EVs 还可以调节树突状细胞(DCs)的功能。DCs 是免疫系统中的重要抗原呈递细胞,能够激活 T 细胞免疫反应。然而,肿瘤细胞来源的 EVs 可以干扰 DCs 的成熟和功能,使其无法正常呈递肿瘤抗原,从而削弱机体的抗肿瘤免疫反应。此外,EVs 还能招募调节性 T 细胞(Tregs)到肿瘤微环境中,Tregs 具有免疫抑制功能,进一步促进肿瘤的免疫逃逸。

研究 EVs 的意义与展望


深入研究 EVs 在癌症进展中的机制具有重要意义。通过解析 EVs 的形成机制和调控通路,能够帮助我们更好地理解肿瘤细胞与周围细胞之间的相互作用,揭示癌症进展的新模式。例如,确定 EVs 中关键的生物活性分子及其作用靶点,有助于开发针对这些靶点的新型诊断方法和治疗策略。

在诊断方面,可以利用 EVs 携带的肿瘤特异性分子标记物,开发更加灵敏和准确的癌症早期诊断技术。比如,检测血液或其他体液中 EVs 的特定 miRNA 或蛋白质,有可能实现癌症的早期筛查。在治疗方面,针对 EVs 的产生、运输或其携带的生物活性分子设计靶向治疗药物,有望打破肿瘤的耐药性、抑制肿瘤转移和免疫逃逸,为癌症患者带来新的希望。

未来,对 EVs 的研究还需要进一步深入。一方面,需要更加精准地解析 EVs 的生物发生机制和分子组成,明确不同类型 EVs 在癌症进展中的具体功能和作用机制;另一方面,需要加强对 EVs 在体内运输和靶向性的研究,以便更好地利用 EVs 进行癌症的诊断和治疗。此外,还需要关注 EVs 与其他新兴技术,如基因编辑技术、纳米技术等的结合,探索更多创新的癌症诊疗方法,为攻克癌症这一难题提供更多有力的支持。
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