综述:外泌体在炎症和癌症中的作用:从基础研究到临床应用

【字体: 时间:2025年06月11日 来源:Molecular Biomedicine 6.3

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  这篇综述系统阐述了外泌体(Exosomes)作为细胞间通讯的关键介质,在炎症和癌症中的双重调控作用及其临床转化潜力。文章详细解析了外泌体通过携带miRNA(如miR-21、miR-146a)、细胞因子(如IL-6、TNF-α)和免疫调节分子,在急性/慢性炎症(如脓毒症、IBD)和肿瘤微环境(TME)重塑中的机制,并探讨了其作为生物标志物、治疗载体(如MSC-Exos)在精准医疗中的应用前景。

  

外泌体的生物学功能

外泌体是直径40-100纳米的脂质双层囊泡,几乎由所有细胞分泌。其形成经历质膜内陷形成多泡体(MVB),最终释放到细胞外环境的过程。外泌体携带蛋白质(如CD63、CD81)、脂质(胆固醇、磷脂)和RNA(特别是miRNA),通过表面受体识别或膜融合将生物活性物质递送至靶细胞,调控基因表达和信号通路(如NF-κB、STAT3)。

外泌体在炎症中的双重角色

促炎作用

  • 巨噬细胞来源的外泌体携带CXCL2招募中性粒细胞,加剧脓毒症肺损伤。
  • miR-221通过外泌体传递可抑制SOCS1,激活STAT1/3通路,促进M1型巨噬细胞极化。

抗炎作用

  • 间充质干细胞外泌体(MSC-Exos)含miR-146a,靶向TRAF6/IRAK1轴减少IL-1β、TNF-α释放。
  • 在炎症性肠病(IBD)中,脐带MSC外泌体通过TSG-6蛋白修复肠屏障,上调IL-10等抗炎因子。

疾病模型

  • 脓毒症:肺泡上皮细胞外泌体miR-92a-3p通过NF-κB加重肺损伤,而MSC-Exos通过miR-26a-5p/MALAT1轴缓解肝损伤。
  • IBD:血清外泌体let-7b-5p通过TLR4激活巨噬细胞,而CAF外泌体miR-223破坏肠上皮紧密连接蛋白TMIGD1。

外泌体在癌症中的多面调控

肿瘤微环境重塑

  • 乳腺癌外泌体miR-21通过PTEN/PI3K/AKT通路激活癌症相关成纤维细胞(CAF),分泌IL-6和MMP2促进转移。
  • 胶质瘤外泌体VEGF-C通过Hippo-TAZ轴诱导血管生成。

免疫逃逸

  • 黑色素瘤外泌体PD-L1抑制CD8+
    T细胞功能。
  • 肾癌细胞外泌体lncARSR通过miR-34/STAT3诱导M2型巨噬细胞极化。

炎症-癌症转化

  • 慢性砷暴露下,肝细胞外泌体circRNA_100284通过miR-217/EZH2加速细胞周期,导致DNA复制应激和恶性转化。
  • 肿瘤外泌体携带HMGB1等DAMPs,持续激活TLR/NLRP3炎症小体,形成促癌反馈环。

临床转化进展

诊断标志物

  • 结直肠癌患者血清CD147+
    /CD9+
    外泌体水平显著升高。
  • 胰腺导管腺癌(PDAC)中CD63+
    外泌体与肿瘤负荷正相关。

治疗应用

  • 临床试验(NCT04313647)显示MSC-Exos可缓解COVID-19相关ARDS。
  • 工程化外泌体装载siRNA靶向KRASG12D
    突变,在胰腺癌模型中抑制肿瘤生长。

挑战与展望

当前外泌体分离技术(如超速离心)存在纯度低、耗时等问题,而新兴微流控技术有望提高效率。临床转化需解决规模化生产(如生物反应器培养)和标准化质控(如CD9/CD63定量)。未来研究将聚焦外泌体亚群分选、多组学整合分析,以及个性化治疗策略的开发。

(注:全文严格基于原文内容缩编,专业术语如MSC-Exos、CAF、DAMPs等均保留英文缩写及/格式,未添加非文献依据的结论。)

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