《International Journal of Nanomedicine》：Stem Cell-Derived Extracellular Vesicles in Bladder Cancer: Diagnostic Potential and Therapeutic Challenges
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随着人口老龄化，膀胱癌（bladder cancer, BC）的高发病率和复发率日益威胁老年人健康。尽管手术对大多数早期膀胱癌有效，但频繁复发和转移风险会损害患者生活质量，而后续的根治性手术则可能导致生活质量的进一步显著下降。纳米生物医学的进展凸显了纳米级囊泡
随着人口老龄化，膀胱癌（bladder cancer, BC）的高发病率和复发率日益威胁老年人健康。尽管手术对大多数早期膀胱癌有效，但频繁复发和转移风险会损害患者生活质量，而后续的根治性手术则可能导致生活质量的进一步显著下降。纳米生物医学的进展凸显了纳米级囊泡作为膀胱癌早期诊断和治疗工具的潜力，尤其是在基于干细胞和干细胞来源囊泡的纳米医学方法日趋成熟之际。研究表明，来源于间充质干细胞（mesenchymal stem cells, MSCs）和膀胱癌干细胞（bladder cancer stem cells, BCSCs）的细胞外囊泡（extracellular vesicles, EVs），富含特定的生物活性分子，并具有强靶向能力和低免疫原性，可能支持膀胱癌的早期诊断和无细胞靶向治疗，从而有望降低其高复发率和转移风险。因此，本综述总结了来源于恶性和非恶性干细胞的细胞外囊泡在膀胱癌中的临床前研究，并探讨了其在诊断和治疗方面的潜力，以拓展膀胱癌诊疗的纳米医学方法。
引言
膀胱癌（BC）是全球第十大常见癌症和第十三大癌症死亡原因。其流行病学显示显著的性别差异，男性发病率是女性的四倍，但女性确诊时往往分期更晚、预后更差。主要风险因素包括吸烟、职业暴露于芳香胺、砷污染饮用水、慢性膀胱炎症和遗传因素。BC按浸润深度分为非肌层浸润性膀胱癌（NMIBC）和肌层浸润性膀胱癌（MIBC）。NMIBC的特征是FGFR3、PIK3CA以及染色质修饰基因KDM6A和STAG2的突变，而MIBC具有更高的突变负荷，以TP53和RB1失活及基因组不稳定为主。BC的临床诊断依赖于血尿评估、膀胱镜检查和活检。治疗方案高度分层：低危NMIBC主要采用经尿道膀胱肿瘤切除术（TURBT）联合术后单次即刻膀胱内化疗；高危NMIBC/原位癌（CIS）优选TURBT后行膀胱内卡介苗（BCG）治疗，或在特定病例中选择根治性膀胱切除术；MIBC的标准方案是新辅助化疗后行根治性膀胱切除术；转移性疾病则包括一线铂类化疗、免疫检查点抑制剂以及抗体-药物偶联物联合PD-1抑制剂。然而，频繁复发、转移风险以及根治性手术后生活质量的显著下降仍是BC管理中的未解难题。
膀胱干细胞主要包括膀胱癌干细胞、基底干细胞、中间祖细胞以及参与膀胱修复的干细胞。它们通常处于静止状态，但在膀胱黏膜受损时提供新的尿路上皮细胞用于组织修复和重建。膀胱癌干细胞（BCSCs）源于膀胱上皮干细胞或非干细胞性膀胱癌细胞，通过自我更新、微环境改变和特定信号通路调控，参与BC的发生、复发和转移。BCSC来源的囊泡参与癌细胞间的通讯，在促进BC的发生、转移和耐药中发挥重要的信号作用。来自其他干细胞来源的囊泡，如间充质、骨髓和脂肪干细胞，因其自我更新和多系分化潜能、低免疫原性、归巢能力、作为天然纳米载体的高效递送能力以及富含蛋白质、RNA和脂质等生物活性分子，为BC的治疗和术后修复提供了机会。
恶性干细胞来源细胞外囊泡在膀胱癌中的诊断价值
目前认为，BC可能起源于膀胱组织内的干细胞。监测膀胱干细胞的变化可能有助于BC的早期诊断及随后的复发监测。已鉴定出多种BCSCs标志物，这些表面标志物与BC的发生、进展、转移和复发相关。例如，CD44是一个主要的干细胞标志物，在BC中常过表达。有趣的是，BCSCs衍生的EVs也可能反映表观遗传和DNA的改变，其生物学信息可能支持膀胱癌的早期诊断。例如，CD44广泛存在于这些EVs中，并与肿瘤恶性程度相关。乙醛脱氢酶（ALDH）活性在膀胱癌患者血清中显著升高，具有高灵敏度和特异性，其在BCSC衍生EVs中也富集，其上调与BC的发生、进展、复发和不良预后相关。膀胱干细胞衍生EVs中的YAP1是Hippo肿瘤抑制通路的核效应器，主要参与膀胱癌的进展和不良预后。癌症干细胞（CSCs）被认为是肿瘤异质性、可塑性和治疗耐药的固有驱动因素，导致复发和转移。临床上，早期BC通过TURBT治疗，但频繁复发需要反复的终身监测。膀胱干细胞可能为BC的早期诊断提供更有效、创伤更小的工具。识别与BC管理相关的预测性标志物，例如易于分离的尿液或血液来源的干细胞EVs，可能改善早期疾病管理。BCSCs的异质性常常反映在其释放的EVs中，这些囊泡将致癌物质转移至受体细胞，改变其行为以支持肿瘤生长和进展。因此，BCSC-EVs的分子内容物可能反映其起源细胞，使其成为潜在的诊断生物标志物。
干细胞来源细胞外囊泡在膀胱癌中的治疗价值
SC-EVs在多种肿瘤类型的临床前研究中显示出巨大的抗癌潜力，这与它们的低免疫原性、良好的生物相容性、内在的肿瘤靶向性和丰富的生物活性载荷有关。在BC中，它们可能在抑制肿瘤进展、修复组织、逆转耐药和递送治疗药物方面具有价值。
激活抗肿瘤免疫
一些干细胞释放的EVs被发现可以激活抗肿瘤免疫，尤其是细胞免疫。MSC-EVs可以通过调节肿瘤微环境（TME）和直接作用于免疫细胞来激活抗肿瘤免疫反应。例如，MSC-EVs能显著降低促肿瘤M2型巨噬细胞的标志物CD163的表达，促进促炎细胞因子TNF-α和IL-6的释放，并抑制免疫抑制因子，从而逆转免疫抑制性TME。MSC-EVs的miRNAs，如miR-let-7c，可以直接增强NK细胞活性，抑制膀胱癌细胞的免疫逃逸。作为高效的递送载体，EVs还可以将功能性核酸运送到肿瘤或免疫细胞中以激活抗肿瘤免疫反应。当然，SC-EVs也具有免疫抑制作用，在激活抗肿瘤免疫的过程中，需要平衡其免疫抑制和刺激的双重效应，以避免肿瘤发生的风险。
再生与组织修复
许多晚期BC患者接受长期放疗，放射性膀胱炎（RC）会对其生活质量产生持久影响。SC-EVs富含组织修复相关的miRNAs和生长因子，如TGF-β、VEGF和FGF。通过抑制异常增殖通路，它们保护正常尿路上皮，减少化疗或手术后的膀胱黏膜损伤。SC-EVs还能显著上调膀胱癌细胞中的上皮标志物E-钙黏蛋白，抑制间质转化因子Snail，可能有助于恢复受损尿路上皮的屏障功能。脂肪干细胞来源EVs（ADSC-EVs）传递促血管生成和再生的信号，激活成纤维细胞增殖和血管生成，促进尿路上皮再生，加速伤口愈合，减少治疗引起的组织纤维化。人脐带MSC来源的外泌体也显示出改善急性和慢性RC的潜力。因此，SC-EVs在BC治疗后恢复膀胱黏膜方面可能具有价值，尤其是在放射或药物引起的膀胱炎中。
抑制癌细胞进展
BCSCs利用EVs赋予膀胱癌细胞恶性特征。在BC中，EV相关的长链非编码RNA（lncRNA）LNMAT2被证明能增加PROX1转录并促进淋巴转移。来自正常细胞的EV相关lncRNA PTENP1转移到BC细胞可抑制恶性表型。BCSC-EVs中的LUCAT1通过与IGF2BP2相互作用上调HMGA1，增强膀胱癌细胞的干性和化疗耐药。其他类型的SC-EVs可能直接抑制膀胱癌细胞的进展。例如，骨髓MSC来源EVs携带的si-PYCR1可调节EGFR/PI3K/AKT信号传导，抑制有氧糖酵解和癌细胞生长。其miR-19b-1-5p可下调ABL2，抑制膀胱癌细胞侵袭、增殖和迁移，同时促进凋亡。ADSC-EVs递送miR-138-5p抑制survivin表达，显著减少膀胱癌细胞的迁移和侵袭。造血干细胞EVs可以递送miR-217抑制剂来抑制Hippo-YAP信号传导，下调促转移靶基因，从而抑制BC进展。
减轻抗癌药物的不良反应
SC-EVs还可能减少常规BC治疗的毒性。例如，BMSC-EVs可提高肿瘤对化疗药物（如顺铂和吉西他滨）的敏感性，从而允许使用较低剂量，减轻骨髓抑制和肾毒性等不良反应。递送miRNA等生物分子替代传统细胞毒性药物，也可能避免化疗相关的骨髓抑制和肾毒性，提高耐受性。在动物模型中，封装在诱导多能干细胞衍生EVs（iPSC-EVs）中的多西他赛显著减轻了白细胞减少症，同时增强了对转移性肿瘤的靶向杀伤。SC-EVs的固有特性和纳米工程使其成为治疗和预防膀胱癌化疗不良反应的潜在工具。
干细胞来源细胞外囊泡在膀胱癌诊断和治疗中的临床转化
干细胞来源EVs具有更强的靶向能力、更好的免疫相容性、更低的毒性和更长的半衰期，是体内药物递送的纳米载体。BCSC-EVs具有天然的肿瘤归巢能力，能穿越常规生物屏障并在肿瘤部位积聚，同时其干细胞来源避免了细胞疗法相关的免疫排斥。其次，BCSC-EVs可携带多种生物活性物质，协同调控多个信号通路以实现多重治疗效果。体外培养干细胞的便利性也支持大规模生产。SC-EVs比脂质体等合成载体具有更好的生物相容性和更低的器官毒性。目前大多数EV供体细胞是T细胞或树突状细胞，前者体内致瘤性强，后者难以体外分离和扩增，均不适合临床应用。MSCs是目前已知唯一能自然分泌大量EVs并具有特异性肿瘤靶向特性的人类细胞。关于SC-EVs用于膀胱癌诊断和治疗的研究仍处于临床前阶段。给药途径是临床转化前的另一个关键问题。对于BC，应优先考虑局部SC-EVs给药，如膀胱内灌注或瘤内注射。在临床转化之前，必须解决几个问题：首先，优化SC-EVs的生产和质量控制；其次，阐明SC-EVs在膀胱癌中的具体机制，并系统评估其长期生物分布、代谢和安全性；最后，制定有效的递送策略。
讨论与未来展望
SC-EVs为BC的诊断和治疗提供了新思路，结合了天然纳米载体的靶向递送、固有的免疫调节和组织修复能力、低免疫原性和良好生物相容性，以及作为液体活检标志物的诊断潜力。然而，临床转化面临重大挑战。在BC治疗中，SC-EVs具有双重效应：TME中的应激信号可能诱导干细胞释放促肿瘤EVs，增强CSCs的侵袭性或血管生成。SC-EVs的含量取决于供体干细胞来源。供体、培养条件和分离方法的差异给标准化生产和临床应用带来了巨大挑战。递送效率和药代动力学问题仍未解决。工程化SC-EVs的安全性也需要关注。与脂质体等传统纳米载体相比，SC-EVs具有天然的微环境调节能力、低免疫原性、更高的细胞摄取率和细胞趋向性，但其局限性包括分离成分不均一、载药效率低以及难以按照现行药品生产质量管理规范（cGMP）进行规模化生产。至关重要的是，尚无确凿证据表明BCSCs在临床环境中存在。大量的证据也表明，SC-EVs的RNA在与肿瘤化疗耐药相关的通路中起着关键作用。然而，纳米生物疗法的个体间差异需要考虑。
