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外泌体到底是什么?在胆道恶性肿瘤诊治中应用进展有哪些?

2021-10-30作者:cmt佳玲资讯
支持护理和治疗的相关问题非原创

【引用本文】李永盛,王许安,吴文广,等. 外泌体在胆道恶性肿瘤诊治中应用进展[J]. 中国实用外科杂志,2021,41(10):1178-1180,1185.


作者单位:上海交通大学医学院附属仁济医院胆胰外科  上海市胆道疾病研究重点实验室  上海市肿瘤研究所(癌基因与相关基因国家重点实验室),上海 200127


胆道恶性肿瘤主要包括胆囊癌和胆管癌,因其解剖学位置较深,早期诊断困难,周围毗邻结构复杂,发现时常为晚期,根治性切除率较低,放化疗不敏感,预后差,5年生存率<5%。


近年来,国内外流行病学调查显示,胆道恶性肿瘤的发病率不断提高,位于消化道恶性肿瘤的第5位,为(0.6~12.8)/10万,其中智利、韩国、东南亚以及我国均属于高发地区。陈万青等报道,我国的平均发病率为2.5/10万,其统计数据中尚未包含肝内胆管癌。因此,对胆道肿瘤的发生发展机制与临床诊断治疗的研究探索具有重要的现实意义。


外泌体是一类直径30~150 nm的细胞外囊泡,其中富含核酸,蛋白质,脂质等内容物,介导了细胞间和细胞与周围环境间的通讯。相关研究表明,外泌体参与了胆道恶性肿瘤的发生、发展、转移、肿瘤微环境改变等过程,并且在胆道恶性肿瘤相关的临床诊断与治疗中具有重要意义。因此,本文对外体在胆道恶性肿瘤中的研究进展及临床应用做一综述。


1    外泌体与胆道恶性肿瘤的发生、发展、转移及肿瘤微环境的关系

肿瘤的发生主要是正常细胞向肿瘤细胞的转化,是一个复杂的、与多因素相关的过程。近年的研究发现,外泌体参与了肿瘤的发生、发展、转移,以及与微环境相互对话的全部过程。


Kogure等发现人肝癌细胞系Hep3B释放包含miRNA的外泌体,能够被HepG2细胞摄取,并通过抑制转化生长因子β活化激酶1(TAK1)的表达,影响肝癌发生。胰腺星状细胞能够分泌包含miR-21-5-p等多种microRNA的外泌体,与胰腺癌细胞相互作用,从而促进胰腺癌的细胞增殖与进。Zheng等研究发现,肿瘤组织相关的外泌miR-182可通过抑制RECK(reversion-inducing cysteine-rich protein with Kazal motifs)基因的表达,促进胆囊癌细胞的迁移与侵袭,进而影响了胆囊癌的转移。


同时,研究发现在肿瘤与周围微环境的通讯中,外泌体也发挥了重要作用,其通过携带microRNAlncRNA、蛋白质和代谢产物等传递生物学信息,进而影响肿瘤周围组织,如肿瘤相关成纤维细胞(CAF)、脂肪干细胞、免疫细胞(如T细胞、NK细胞、单核细胞)等,发挥重要的生物学功能。


另外,胆汁作为胆道系统中最重要的体液成分,由肝脏分泌,经胆道系统排入消化道,帮助食物的消化吸收,参与胆红素肝肠循环、调节肠道菌群等,具有重要的生理作用。随着外泌体提取技术的提高,目前,胆汁中相关外泌体的检测与应用日趋成熟,Hernandez等研究发现,胆汁中的外泌体蛋白exportin7与肝外胆管癌的发生具有相关性。


2    外泌体与胆道恶性肿瘤的诊断


胆道肿瘤缺乏典型的早期临床表现,起病隐匿,早期诊断困难,发现时往往较晚。目前,胆道肿瘤的诊断主要通过腹部超声、CT、MRI以及逆行性胰胆管造影(ERCP)等,但ERCP的费用较高,并具有一定的创伤与风险。临床常用的胆道肿瘤的血清标记物是CA-199,敏感度与特异度均不高,临床实践中仍然需要结合影像学及临床表现综合判断。而部分研究显示,外泌体在胆道肿瘤的临床诊断中具有一定的优势。


(1)肿瘤细胞在发生、发展、转移过程中均分泌大量的外泌体至周围组织和血浆中,同时外泌体中包含DNA、RNA、蛋白质、代谢产物等,具备检测的条件。

(2)相对于血浆和组织液,外泌体中的相关成分,如游离DNA、RNA、蛋白质等,由于有外泌体膜结构的保护,不容易被胞外的核酸酶、蛋白酶降解,性质更加稳定。

(3)外泌体可以从患者的血浆、胰液、胆汁等提取,具有较好的临床可行性。

(4)外泌体的变化具有实时效应,可以早期诊断,有助于判断病情进展。

(5)随着基因测序、蛋白质谱等生物工程技术的发展,目前外泌体的检测具有较好的可行性和外推性。


外泌体中游离的肿瘤相关脱氧核糖核酸(ctDNA),核糖核酸RNA[微小RNA(miRNA)、长链非编码RNA(lncRNA)、环状RNA(cirRNA)]以及蛋白质等对胆道肿瘤的诊断均有一定价值。


  • Liu等通过对胰腺导管腺癌患者血浆和外泌体中的ctDNA进行对照研究发现,KAS突变基因在恶性肿瘤中的表达均高于胰腺囊肿,外泌体中的ctDNA较直接游离在血浆中的ctDNA敏感性更高,故认为ctDNA中KAS基因突变可以作为恶性肿瘤的诊断指标。

  • Shen等通过对比检测36例胆管癌h患者与12例健康人群的外泌RNA,发现外泌体miR-200家族(miR-141-3p、miR-200a-3p、miR-200b-3p、miR-200c-3p)在胆管癌的早期诊断与预后评价中较CA19-9有更好的检验效能。

  • Ge等发现外泌体中lncRNAs(ENST00000588480.1、ENST00000517758.1)对胆管癌患者具有较好的检验效能,同时,其升高值与肿瘤的分级分期呈正相关。

  • Xie等发现环状RNA(circHIPK3)与胆管癌的发生发展具有相关性,可以用于辅助胆管癌的诊断。

  • Weeraphan等发现肿瘤细胞分泌的外泌体蛋白即热休克蛋白(HSP90)可以通过影响磷酸化来影响胆道肿瘤的侵袭性,有望成为胆管癌进展相关的分子标记物。


3    外泌体与胆道恶性肿瘤的治疗

外泌体的生成、转运、摄取等环节的靶向调节对肿瘤的治疗具有较好的应用前景。


  • Kitdumrongthum等发现胆管癌细胞分泌的外泌RNA表达谱异常,可以作为治疗的靶点。

  • Li等发现肿瘤周围成纤维细胞能够分泌的外泌miR-195,胆管癌细胞摄取,影响VEGF的表达,发挥抗血管生成的作用,抑制肿瘤生长。

  • 同时,由于外泌体来源于肿瘤细胞或肿瘤周围的组织细胞,具有良好的生物相容性,可以通过材料学的改造,包载药物发挥治疗作用。

  • 由于外泌体直径是纳米级,因而具有纳米材料的一些生物学特性,如包载药物的缓释作用、细胞吞噬后的局部富集作用等。


有研究进一步通过以下生物工程手段靶向构建外泌体:

(1)在外体外膜链接靶标。

(2)通过分子生物学技术在肿瘤细胞转入外泌体特异性抗原以建立靶向性。

(3)通过处理外泌体使其表达目的肿瘤相关的抗原。这些生物工程技术的应用均可以使外泌体在肿瘤的治疗中进一步发挥靶向作用。


胆道肿瘤确诊时常为中晚期,化疗等姑息性治疗是其重要的治疗手段。目前,胆道肿瘤的一线化疗主要是采用以吉西他滨为主的Gemox方案。胆道恶性肿瘤细胞由于P-gp上调,抗凋亡耐药相关通路激活,以及肿瘤间质组织的低血流灌注和低氧环境等肿瘤微环境的改变等,耐药率较高,预后较差。


而外体在肿瘤耐药过程的多种机制中也发挥了作用,Wei等研究发现,外泌体来源的miR-222-3p通过靶向SOCS3促进了肿瘤细胞对吉西他滨的耐药,Pate等发现外泌体来源的miR-155能够下调DCK,减缓吉西他滨的代谢,产生耐药,同时miR-155的抑制或者DCK的恢复会明显减轻吉西他滨的耐药。因此,通过调节外泌体的分泌对改善肿瘤化疗的耐药具有重要作用。


近年来,随着免疫治疗相关研究的推进与临床应用,免疫治疗在胆道肿瘤中也发挥了重要作用。有研究发现外泌体可以通过免疫相关信号通路,进而影响免疫细胞的发育、成熟以及杀伤作用,同时,外泌体也可以用于制作疫苗,改善外泌体导致的免疫抑制作用。


Poggio等研究发现,肿瘤细胞除了可以在膜表面产生程序性细胞死亡配体1(PD-L1)杀伤T细胞之外,还会通过以外分泌形式释放外泌体PD-L1,通过抑制外泌体中PD-L1可诱导全身性抗肿瘤免疫反应,增强治疗效果,该研究表明外泌体可以介导对机体全身性的免疫抑制,促进肿瘤的远端定植与转移。


另有研究发现部分外泌体中的蛋白,由于携带了肿瘤的抗原,有利于引起机体的免疫激活,因此外泌体在全身免疫中也发挥着抗肿瘤的作用 。


目前,在诸多进展的基础上,仍然存在着许多的问题需要进一步深入研究解决。


首先,在外体的分离提纯方面,主要的方法有超速离心法、免疫磁珠法、PEG沉淀法、试剂盒法等,均存在产量低、成本高、操作步骤烦琐等问题,且不同提取方法产物也存在一定的差异,同时需要较高的平台设备条件,在临床应用与推广时仍需进一步对分离提纯的技术与方法做进一步改善。


其次,由于外泌体相关研究的时间尚短,其中确切的调控机制与复杂的相互作用关系仍需做大量的工作。


第三,外泌体作为生物标记物的临床应用同样面临上述的成本与平台推广的问题,且目前尚无可靠的临床研究证据证实。


第四,外泌体在治疗中的具体作用机制,在动物体内实验以及人体临床试验中的治疗效果,以及后期临床应用时的机体代谢、毒性评价等方面仍需要进一步探索研究。



总之,外泌体在胆道肿瘤的临床的诊治中具有重要的作用与广阔的应用前景,需要加快相关领域的研究步伐,深入开展基础与临床转化研究,进一步明确作用机制,推动相关研究成果转化为临床实际应用,使胆道肿瘤患者的临床诊治工作得到新的有力的推进,并最终改善患者的预后并提高生活质量。



中国实用外科杂志  平台发布

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