综述：揭秘外泌体介导的癌症治疗耐药性：通路与治疗挑战

本文聚焦外泌体在癌症治疗耐药性中的作用。外泌体（Exosomes）是细胞间通讯关键介质，参与癌症发生发展及耐药过程。文中阐述其生物发生、分子内容、介导耐药机制，探讨克服耐药的治疗策略，为癌症治疗研究提供重要参考。

　　

外泌体的生物发生与功能

外泌体是一种小型膜结合细胞外囊泡（EVs），直径通常在 30 - 150nm，几乎由所有细胞类型分泌到各种生物流体中。它起源于多泡体（MVBs）内的膜向内出芽，通过 MVBs 与质膜融合释放到细胞外空间。

1. 外泌体的形成：外泌体的形成始于质膜内陷，形成早期内体，随后逐渐成熟为晚期内体即 MVBs。在 MVBs 内，通过内体分选转运复合体（ESCRT）依赖途径和 ESCRT 非依赖途径，将特定的蛋白质、脂质和 RNA 分选到腔内囊泡（ILVs）中。成熟的 MVBs 可与溶酶体融合进行内容物降解，或与质膜融合释放 ILVs 形成外泌体。外泌体的分泌受到细胞内和细胞外信号的严格调控，如细胞内 Ca²⁺、缺氧和氧化应激等，相关信号通路包括丝裂原活化蛋白激酶 / 细胞外信号调节激酶（MAPK/ERK）和磷脂酰肌醇 3 - 激酶 / 蛋白激酶 B（PI3K/AKT）通路。
2. 外泌体的分子 cargo：外泌体富含多种分子，包括蛋白质、脂质和核酸等。其中，蛋白质有四跨膜蛋白（如 CD9、CD63、CD81 和 CD82 等）、ESCRT 相关蛋白（如 Alix、TSG101 和 VPS4 等）、热休克蛋白（HSP70 和 HSP90）以及细胞特异性蛋白（肿瘤细胞来源的外泌体含致癌蛋白，免疫细胞来源的含免疫调节蛋白）。RNA 包含信使 RNA（mRNA）、微小 RNA（miRNA）和长链非编码 RNA（lncRNA） ，这些 RNA 可在细胞间传递并影响基因表达。脂质方面，鞘脂（如神经酰胺）、胆固醇和磷脂（如磷脂酰丝氨酸、磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺）等在维持外泌体结构完整性和功能方面发挥重要作用。
3. 外泌体介导的通讯机制：外泌体通过将其携带的生物活性分子传递到受体细胞，调节基因表达、信号转导和代谢活动。其货物选择受细胞类型、环境条件和细胞机制的调控，主要通过 ESCRT 依赖和非依赖机制进行。外泌体在免疫调节、癌症进展、神经退行性疾病和组织修复等过程中发挥重要作用，可激活或抑制免疫反应，促进肿瘤转移，传播神经退行性疾病相关蛋白，以及参与组织再生。

外泌体介导的治疗耐药机制

外泌体在癌症治疗耐药中扮演着关键角色，其介导耐药的机制主要包括以下几个方面。

1. 药物外排与解毒：在许多化疗耐药的情况中，外泌体介导的药物外排是常见机制。外泌体膜上的 P - 糖蛋白（P - gp）等 ATP 结合盒转运蛋白，可将化疗药物从细胞质主动转运到外泌体腔内，然后释放到细胞外，降低细胞内药物浓度，使癌细胞在药物治疗下仍能存活和增殖。此外，外泌体还通过包装和输出解毒酶（如谷胱甘肽 S - 转移酶，GSTs）来中和化疗药物的细胞毒性作用，同时清除化疗诱导的氧化应激产生的受损或氧化蛋白质，维持癌细胞内环境稳定，增强其对治疗的耐药性。
2. 凋亡途径改变：癌细胞可通过外泌体分泌抗凋亡蛋白（如 Survivin、Bcl - 2 和 XIAP 等），这些蛋白抑制凋亡执行阶段的关键成分半胱天冬酶（caspases），使癌细胞逃避化疗诱导的细胞死亡。外泌体携带的 miRNA（如 miR - 21 和 miR - 155）可通过降解或抑制特定 mRNA，下调促凋亡基因（如 PTEN 和 Fas 配体）的表达，阻止凋亡激活，维持肿瘤细胞在凋亡刺激下的活力。
3. 上皮 - 间质转化（EMT）：外泌体可促进 EMT 过程，携带转化生长因子 - β（TGF - β）等 EMT 诱导因子，激活下游转录因子（如 Snail、Slug 和 Twist），抑制 E - 钙粘蛋白表达，诱导间质标记物（如 N - 钙粘蛋白和波形蛋白）表达，使癌细胞获得间质特性，增强迁移和侵袭能力，导致化疗耐药和促进转移。外泌体中 miRNA 表达的改变也与 EMT 相关，如 miR - 200 家族成员表达下调，miR - 21 和 miR - 27a 等促进 EMT 的 miRNA 表达上调，进一步推动 EMT 进程，增强治疗耐药性。EMT 与癌症干细胞（CSCs）密切相关，外泌体可将促进 CSCs 的因子（如 Wnt 蛋白和 Hedgehog 信号分子）传递给受体细胞，增加 CSC 群体，增强癌症对治疗的抵抗能力，导致复发。
4. 免疫调节与逃避：肿瘤来源的外泌体常表达免疫抑制分子（如程序性死亡配体 1，PD - L1），与 T 细胞表面的 PD - 1 受体结合，抑制 T 细胞激活，营造免疫抑制环境，促进肿瘤细胞免疫逃逸，这在免疫检查点阻断疗法中尤为重要，肿瘤细胞可通过分泌外泌体绕过免疫检查点抑制剂的作用。外泌体还运输免疫抑制细胞因子（如转化生长因子 - β 和白细胞介素 - 10），下调效应免疫细胞活性，促进调节性 T 细胞（Tregs）扩增，进一步抑制抗肿瘤免疫反应。外泌体可诱导免疫耐受，调节抗原呈递细胞（如树突状细胞和巨噬细胞）的功能，削弱免疫系统对肿瘤细胞的识别和攻击能力。

外泌体介导的耐药在临床中的意义

外泌体介导的耐药对癌症治疗产生了深远的影响，涉及化疗、靶向治疗、免疫治疗等多个方面，同时也与肿瘤的异质性和转移密切相关。

1. 对化疗耐药的影响：化疗是癌症治疗的重要手段，但外泌体介导的耐药降低了其疗效。耐药癌细胞来源的外泌体携带 ATP 结合盒转运蛋白（如 P - gp）和特定 miRNA（如 miR - 21 和 miR - 155），可将耐药相关分子传递给敏感癌细胞，降低细胞内化疗药物积累，促进癌细胞存活，导致治疗失败、复发和肿瘤恶性程度增加。在多种肿瘤（如乳腺癌、卵巢癌和胰腺癌）中，外泌体均介导了化疗耐药，影响患者预后。
2. 对靶向治疗耐药的影响：靶向治疗通过抑制致癌信号通路改变了癌症治疗格局，但外泌体介导的耐药成为其长期成功的障碍。肿瘤细胞分泌的外泌体携带靶向通路的成分（如非小细胞肺癌中携带突变表皮生长因子受体的外泌体）或调节关键信号分子表达的 miRNA 和 lncRNA（如黑色素瘤细胞外泌体中的 miR - 222 靶向肿瘤抑制基因 PTEN），导致对靶向治疗的耐药。
3. 对外泌体介导的免疫逃避和免疫治疗耐药的影响：免疫治疗（尤其是免疫检查点抑制剂）在某些癌症治疗中取得了显著成效，但外泌体介导的免疫逃避限制了其疗效。肿瘤来源的外泌体携带免疫检查点分子（如 PD - L1）和其他免疫抑制分子（如 TGF - β 和 IL - 10），抑制 T 细胞和自然杀伤细胞（NK 细胞）活性，促进 Tregs 扩增，导致免疫逃逸。循环外泌体中携带的 PD - L1 等免疫抑制分子可作为预测免疫治疗反应的非侵入性生物标志物，有助于个性化治疗策略的制定。
4. 对外泌体介导的肿瘤异质性和转移的影响：外泌体介导的细胞间通讯在肿瘤异质性和转移中起关键作用。肿瘤来源的外泌体携带生物活性分子，调节基质细胞、免疫细胞和内皮细胞的行为，促进 EMT 过程，形成有利于肿瘤细胞存活和扩散的微环境。外泌体还参与了转移前生态位的形成，通过传递特定分子（如外泌体整合素），重塑远处器官的微环境，促进肿瘤细胞的定植和转移，增加治疗难度，影响患者预后。外泌体标记物（如整合素和 miRNA）有望作为预测转移的生物标志物，针对外泌体的治疗策略也在探索中。

针对外泌体的潜在治疗策略

鉴于外泌体在癌症治疗耐药中的重要作用，针对外泌体的治疗策略具有重要的研究意义和应用前景，主要包括抑制外泌体的产生和分泌、阻止其被受体细胞摄取、调节外泌体的 cargo 以及利用外泌体作为治疗载体等方面，同时联合治疗也是重要的研究方向。

1. 抑制外泌体的生物发生和分泌：抑制中性鞘磷脂酶 2（nSMase2）可减少神经酰胺的生成，从而抑制外泌体的形成。如 GW4869 可抑制 nSMase2，降低外泌体的产生，减少耐药相关分子的传递，使肿瘤细胞对化疗和靶向治疗更敏感，在乳腺癌等癌症治疗中具有潜在应用价值。Rab GTPases（尤其是 Rab27a 和 Rab27b）参与 MVB 的运输和外泌体的分泌，通过小分子抑制剂或 siRNA 抑制 Rab GTPases，可减少外泌体的释放，限制耐药相关因子在肿瘤微环境中的传播，在胰腺癌和卵巢癌等癌症治疗中可能发挥重要作用。
2. 抑制外泌体被受体细胞摄取：硫酸乙酰肝素蛋白聚糖（HSPGs）在受体细胞表面对 外泌体的结合和摄取至关重要，抑制 HSPGs 或阻断其与外泌体的相互作用可减少外泌体的摄取。如 Surfen 可抑制硫酸乙酰肝素，阻断外泌体的内化，降低外泌体介导的耐药性，其他 HSPGs 或其受体的抑制剂也有望成为增强癌症治疗效果的药物。巨噬细胞胞饮作用是癌细胞摄取外泌体的主要途径之一，使用阿米洛利（amiloride）和 EIPA（5 -（N - 乙基 - N - 异丙基） - 阿米洛利）等巨噬细胞胞饮作用抑制剂，可减少外泌体的内化，阻碍耐药因子的传递，为阻断外泌体介导的耐药提供了可能。
3. 调节外泌体的 cargo：针对外泌体携带的与耐药相关的 miRNA（如 miR - 21 和 miR - 155），可使用特定的抗 miR 或反义寡核苷酸进行抑制，阻断耐药信号的传递，恢复癌细胞对治疗的敏感性。目前，使用抗 miR - 21 等 miRNA 抑制剂的临床试验正在多种癌症中开展。对于外泌体中赋予癌细胞耐药性的蛋白质（如 P - gp 和 HER2），可采用单克隆抗体等方法进行消耗或中和，理论上可降低癌细胞对靶向治疗和化疗的耐药性。
4. 利用外泌体作为治疗载体：工程化外泌体可装载化疗药物或靶向关键耐药通路的 siRNA，利用其表面的肿瘤靶向配体，将货物选择性地递送到癌细胞中，减少脱靶效应，提高药物疗效。如装载紫杉醇或阿霉素的外泌体在乳腺癌和肺癌的临床前模型中改善了药物递送和肿瘤抑制效果，携带靶向致癌基因（如 KRAS 或 EGFR）siRNA 的外泌体有望克服靶向治疗的耐药性。外泌体还可设计携带免疫激活分子（如肿瘤相关抗原或免疫检查点抑制剂），增强抗肿瘤免疫反应。如装载抗程序性死亡配体 1 或细胞毒性 T 淋巴细胞相关抗原 4 抑制剂的外泌体，可提高耐药癌症的免疫治疗效率，源自表达肿瘤相关抗原的树突状细胞的外泌体可诱导强烈的 T 细胞反应，为癌症免疫治疗提供了新的途径。
5. 联合治疗：由于外泌体介导的耐药较为复杂，联合治疗是提高癌症治疗效果的重要策略。将外泌体抑制剂与化疗或靶向治疗联合使用，可降低肿瘤细胞产生耐药性的能力，增加药物敏感性；将外泌体靶向策略与免疫治疗联合，可通过阻断外泌体介导的免疫逃逸，增强免疫反应。

外泌体研究的未来方向与挑战

外泌体研究虽然取得了一定进展，但仍面临诸多挑战，包括外泌体的异质性、大规模生产问题以及对精确分析技术的需求等。外泌体的异质性源于细胞来源、分子内容和大小的差异，使得其在临床应用中的表征和使用变得复杂。目前，利用纳米流式细胞术和纳米成像技术等新方法进行单外泌体分析，可提高分析的准确性。传统的外泌体分离方法产量低、重复性差且纯度不高，限制了其大规模生产和应用。3D 细胞培养系统、生物反应器和工程化外泌体生产等新方法正在探索中，以提高外泌体生产的可扩展性和重复性。单外泌体分析技术（如液滴微流控和表面增强拉曼散射，SERS）可在单外泌体水平提供详细的分子信息，外泌体条形码技术（如 ExoID 和纳米颗粒条形码）通过对外泌体进行标记，实现高通量分析和多重检测，有助于提高诊断准确性和生物标志物的发现。这些技术的进步将有助于克服当前外泌体研究和应用中的障碍，推动外泌体在治疗和诊断领域的发展。

外泌体在癌症治疗耐药中具有复杂而重要的作用，对其深入研究为开发新的癌症治疗策略提供了方向。尽管目前面临一些挑战，但随着技术的不断进步，外泌体有望在癌症治疗中发挥更大的作用，改善患者的治疗效果和预后。