肿瘤与心脏之间的相互作用中的外泌体微小RNA：纳米生物学机制及治疗意义

《Journal of Nanobiotechnology》：Exosomal microRNAs in tumor–heart crosstalk: nanobiological mechanisms and therapeutic implications

　　

摘要

外泌体是尺寸为30–200纳米的细胞外囊泡，可作为天然纳米载体，通过运输生物大分子尤其是微小RNA来实现细胞间通讯。这类小型非编码RNA分子能在转录后调控基因表达，且越来越被视作疾病进展的关键调节因子。肿瘤来源的外泌体会在体内循环，并将致癌性微小RNA传递到包括心脏在内的远端器官，从而介导肿瘤与器官之间的远距离通讯。最新研究显示，这些外泌体中的微小RNA会独立于化疗引起的毒性作用，导致与癌症相关的心脏功能障碍。本综述系统阐述了肿瘤来源的外泌体微小RNA，尤其是miR-21、miR-155、miR-34a和miR-210，通过靶向PTEN、BCL-2和SIRT1等心脏保护蛋白，如何调控细胞凋亡、纤维化、炎症、氧化应激及内皮功能障碍的纳米生物学和分子机制。心肌细胞、成纤维细胞和内皮细胞高效摄取这些纳米级囊泡后，会导致不良的细胞重构、收缩功能障碍、心律失常，进而发展为心力衰竭。不同类型的癌症，如乳腺癌、肺癌、血液系统肿瘤、胃肠道肿瘤以及儿童恶性肿瘤，会释放出独特的外泌体微小RNA特征，这些特征会以不同方式扰乱心血管系统的稳态。除了具有致病作用外，外泌体微小RNA还有望作为纳米生物标志物，用于微创液体活检以及早期检测与癌症相关的心脏毒性。此外，纳米生物技术的进步使得基于外泌体和针对微小RNA的治疗策略得以发展，包括抗微小RNA疗法和工程化外泌体递送系统。据我们所知，这是首篇将不同癌症类型及不同年龄群体的外泌体微小RNA特征与机制及应用视角相结合的综述，强调了它们作为驱动疾病的分子以及纳米级递送系统功能载体的双重角色。这些见解凸显了外泌体微小RNA在为下一代纳米医学策略提供依据、推动精准心癌学发展、进而更好地预防和治疗与癌症相关的心血管并发症方面的潜力。

图表摘要

外泌体是尺寸为30–200纳米的细胞外囊泡，可作为天然纳米载体，通过运输生物大分子尤其是微小RNA来实现细胞间通讯。这类小型非编码RNA分子能在转录后调控基因表达，且越来越被视作疾病进展的关键调节因子。肿瘤来源的外泌体会在体内循环，并将致癌性微小RNA传递到包括心脏在内的远端器官，从而介导肿瘤与器官之间的远距离通讯。最新研究显示，这些外泌体中的微小RNA会独立于化疗引起的毒性作用，导致与癌症相关的心脏功能障碍。本综述系统阐述了肿瘤来源的外泌体微小RNA，尤其是miR-21、miR-155、miR-34a和miR-210，通过靶向PTEN、BCL-2和SIRT1等心脏保护蛋白，如何调控细胞凋亡、纤维化、炎症、氧化应激及内皮功能障碍的纳米生物学和分子机制。心肌细胞、成纤维细胞和内皮细胞高效摄取这些纳米级囊泡后，会导致不良的细胞重构、收缩功能障碍、心律失常，进而发展为心力衰竭。不同类型的癌症，如乳腺癌、肺癌、血液系统肿瘤、胃肠道肿瘤以及儿童恶性肿瘤，会释放出独特的外泌体微小RNA特征，这些特征会以不同方式扰乱心血管系统的稳态。除了具有致病作用外，外泌体微小RNA还有望作为纳米生物标志物，用于微创液体活检以及早期检测与癌症相关的心脏毒性。此外，纳米生物技术的进步使得基于外泌体和针对微小RNA的治疗策略得以发展，包括抗微小RNA疗法和工程化外泌体递送系统。据我们所知，这是首篇将不同癌症类型及不同年龄群体的外泌体微小RNA特征与机制及应用视角相结合的综述，强调了它们作为驱动疾病的分子以及纳米级递送系统功能载体的双重角色。这些见解凸显了外泌体微小RNA在为下一代纳米医学策略提供依据、推动精准心癌学发展、进而更好地预防和治疗与癌症相关的心血管并发症方面的潜力。

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