骨惡性腫瘤具有發病率高、預后差、化療耐藥性強等特點。外泌體微 RNA 可調控腫瘤細胞的增殖、改善化療耐藥性、影響細胞通信和微環境,在骨惡性腫瘤的診斷和治療中具有巨大潛力。外泌體微 RNA 因具有穩定性可作為診斷和預后的無創生物標志物,但其大規模應用于臨床仍需規范化研究。該文綜述了外泌體微 RNA 在多種骨惡性腫瘤,包括骨肉瘤、軟骨肉瘤、尤文肉瘤和纖維肉瘤中的研究進展,旨在為該領域提供新的理論基礎和視角。
引用本文: 李林洋, 張永博, 張玉杰, 霍錄寬, 劉彥賓. 外泌體微 RNA 在骨惡性腫瘤中的研究進展及展望. 華西醫學, 2024, 39(12): 1978-1982. doi: 10.7507/1002-0179.202410007 復制
版權信息: ?四川大學華西醫院華西期刊社《華西醫學》版權所有,未經授權不得轉載、改編
骨惡性腫瘤是指起源于骨或骨骼相關組織的惡性腫瘤,近來發病率逐漸升高,嚴重危害人們的生存健康。由于早期癥狀的隱蔽性,骨惡性腫瘤常導致診斷與治療的滯后。此外,其還具有高度轉移性和侵襲特性,極大地削弱了患者的生活質量及預后[1]。不同骨惡性腫瘤不僅在發病機制和病理學特征上存在異質性,而且在臨床表現和治療反應上也有差異。因此,尋找更加準確及敏感的早期診斷生物標志物、降低耐藥性、探索新的治療方法以及個性化治療的應用是目前亟待解決的問題。外泌體是一類由細胞分泌的微小膜囊泡,直徑通常在 30~150 nm,參與細胞間的信息傳遞和物質交換。這些囊泡廣泛分布于各種體液中,脂質和蛋白質是外泌體膜的主要成分,同時外泌體中還發現了信使 RNA(messenger RNA, mRNA)、微 RNA(microRNA, miRNA)及其他非編碼 RNA[2]。miRNA 是一類由 17~24 個核苷酸組成的小的非編碼 RNA,通過結合靶 mRNA 的 30-未翻譯區或開放閱讀框區介導轉錄后基因沉默[3],在轉錄后調節基因表達。miRNA 參與多種生物活動,包括基因轉錄、信號轉導、細胞間的信息傳遞等[4-5]。近年來,眾多研究成果不斷揭示 miRNA 既可作為腫瘤抑制基因,也可作為癌基因,發揮調控基因表達的功能,參與骨腫瘤的發生和發展,包括早期腫瘤的診斷、腫瘤轉移、預后及化療耐藥性等方面。外泌體 miRNA 可被其他細胞吸收,從而顯著調節細胞的生長及代謝,在細胞間物質交換及信號轉導中起重要作用,從而調節一系列生理和病理過程。外泌體 miRNA 不僅參與了骨惡性腫瘤的發生和發展,還可能成為診斷、預后評估以及治療的新靶點。本文對外泌體 miRNA 在多種骨惡性腫瘤中的研究進展進行綜述,以期為該領域提供新的理論基礎和視角。
1 外泌體 miRNA 與骨肉瘤
骨肉瘤是最常見的原發性骨惡性腫瘤,在成年人所有惡性骨腫瘤中,骨肉瘤占 40% 以上[6]。骨肉瘤具有高度的轉移性及侵襲性,術后預后很差,化療耐藥性高,存活率低,嚴重威脅著人們的健康。Wang 等[7]研究表明,miRNA-1228(miR-1228)水平在癌癥相關成纖維細胞及其分泌的外泌體和受體骨肉瘤細胞中升高,同時 miR-1228 通過下調癌細胞侵襲抑制因子的表達來發揮其作用。癌細胞侵襲抑制因子是一種能夠抑制癌細胞侵襲和遷移的分子,其表達水平降低導致腫瘤細胞侵襲能力增強,可作為一個潛在的治療靶點。Wu 等[8]實驗結果顯示,miR-15a 可直接靶向 GATA 結合蛋白 2(GATA binding protein 2, GATA2) mRNA 抑制其表達,而 GATA2 激活小鼠雙微體同源基因 2(mouse double minute 2, MDM2)的轉錄,MDM2 是 p53 的負調控因子,過表達 GATA2 和 MDM2 促進 MG-63 細胞的增殖和細胞周期進程,而 miR-15a 阻斷該軸并抑制細胞生長。miR-15a 被鑒定為血清來源外泌體的主要載體,并且傳遞 miR-15a 的外泌體被骨肉瘤細胞內化,可得知 miR-15a 通過 p53 信號通路抑制 GATA2/MDM2 軸,在體外抑制骨肉瘤細胞的增殖和侵襲性。Jiang 等[9]通過檢測 miR-144-3p 和鋅指 E 盒結合同源盒 1(zinc finger E-box binding homeobox 1, ZEB1)的表達,發現在骨肉瘤組織中 miR-144-3p 的表達與 ZEB1 的表達呈負相關,過表達 miR-144-3p 可以在 mRNA 和蛋白水平上降低骨肉瘤細胞中 ZEB1 的表達。同時部分外泌體 miRNA 調節腫瘤微環境中的免疫細胞來促進腫瘤進展,M2 型腫瘤相關巨噬細胞分泌的外泌體 miR-221-3p 通過抑制細胞因子信號傳導 3/Janus 激酶 2/信號轉導及轉錄激活因子 3 信號通路,miR-221-3p 的高表達顯著促進了骨肉瘤細胞的侵襲能力,同時也增加了骨肉瘤細胞化療耐藥性,進而顯著加劇了腫瘤的發展及其惡化,表明 miR-221-3p 也許能成為一個潛在的治療靶點[10]。
骨肉瘤為最致命的骨腫瘤類型,手術是標準的骨肉瘤治療方式,但其 5 年生存率只有 20%[11]。經過化療藥物的應用,骨肉瘤患者的 5 年生存率得到了顯著提升,然而,化療藥物的耐藥性仍是目前難以攻克的難題。Bai 等[12]的實驗結果顯示,miR-342-3p 和原纖維蛋白-1(fibrillin 1, FBN1)、hsa_circ_0004674 可以通過激活 Wnt/β-聯蛋白途徑促進對多柔比星的耐藥,這表明 hsa_circ_0004674 可能是抑制骨肉瘤耐藥的一個有希望的靶點;同時該研究還發現 miR-342-3p 在多柔比星耐藥的骨肉瘤組織和細胞中表達不足,其可以抑制骨肉瘤對多柔比星的耐藥性。此外,Ma 等[13]研究發現,miR-342-3p 靶向 FBN1,其異常表達與多種腫瘤的惡性表型有關,如卵巢癌和甲狀腺乳頭狀癌;此實驗結果還表明,miR342-3p 通過與 FBN1 相互作用增強了對多柔比星的耐藥性。同時 Meng 等[14]發現,經過多次化療的耐藥細胞中外泌體 miR-331-3p 水平高于一般骨肉瘤細胞,耐藥細胞外泌體中的 miR-331-3p 可以誘導骨肉瘤細胞自噬,使其獲得耐藥性;miRNA 的抑制可降低外泌體傳遞耐藥性的效率,因此抑制 miR-331-3p 可能會成為改善骨肉瘤耐藥性的有效策略。諸如此類研究對于揭示骨肉瘤的發病機制,以及為逆轉骨肉瘤化療耐藥性的聯合治療方案提供了新的理論基礎和實證支持,具有重要的科學價值和臨床意義。
2 外泌體 miRNA 與軟骨肉瘤
軟骨肉瘤約占惡性骨腫瘤的 20%,是成人第二大常見骨腫瘤[15]。關于軟骨肉瘤的發病機制和轉移過程目前所知甚少,且其對大多數化療和放療具有耐藥性,因此手術切除仍被認為是這類腫瘤的主要治療方法。軟骨肉瘤目前沒有可靠的生物標志物,需要尋找侵入性更小但特異性更高的預后生物標志物來評估軟骨肉瘤的分級,并改善患者的早期診斷及預后[16]。Cheng 等[17]通過收集軟骨肉瘤患者的血清樣本,分析血管生成的重要調節因子受體活性修飾蛋白 2 的反義 RNA1(receptor activity-modifying protein 2 antisense RNA 1, RAMP2-AS1)水平與臨床病理特征的相關性,驗證了 RAMP2-AS1、miR-2355-5p 和血管內皮生長因子 2(vascular endothelial growth factor receptor 2, VEGFR2)之間的相互作用,從而證明了軟骨肉瘤細胞源性外泌體長鏈非編碼 RNA RAMP2-AS1 通過介導 miR-2355-5p/VEGFR2 軸在血管生成中的作用,揭示了其作為軟骨肉瘤診斷和治療新方向的潛力。
最近眾多研究證實癌細胞釋放的外泌體會促進其惡化,缺氧明顯刺激外泌體的釋放[18-19]。例如,Zhang 等[20]報道了缺氧可誘導膠質瘤細胞外泌體中環狀 RNA-101491(circRNA101491)的過表達,因此他們提出 circRNA101491/miR-125b-5p/致癌基因 EDN1 調控軸可能在膠質瘤的惡性進展中發揮作用。此外,Xie 等[21]研究表明,在低氧微環境下,鼻咽癌細胞釋放外泌體 miR-455,通過靶向閉塞帶-1 增強血管通透性,促進癌細胞的轉移。缺氧外泌體可通過 miRNA 介導的代謝轉移促進骨髓細胞向 M2 樣巨噬細胞的浸潤極化[22]。基于以上研究,Tzeng 等[23]研究發現軟骨肉瘤患者的神經生長因子和賴氨酸氧化酶表達水平與腫瘤分期呈正相關,神經生長因子通過磷脂酰肌醇 3’-激酶/Akt/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白信號通路抑制 miR-149-5p 的合成,從而促進賴氨酸氧化酶依賴性軟骨肉瘤細胞的遷移和轉移,但這些信號級聯是否通過轉錄調控或轉錄后調控 miR-149-5p 的表達還需要進一步研究。
3 外泌體 miRNA 與尤文肉瘤
尤文肉瘤是一種侵襲性強的骨和軟組織惡性腫瘤,其治療方法包括化療、手術和放療,這些治療手段提高了患有局部病變的患者的存活率[24]。然而,對于有復發或轉移性疾病的患者,其預后不理想,這表明迫切需要尋找新的治療策略。缺氧微環境中腫瘤細胞之間的細胞間通信促進了侵襲性和不良的患者預后。缺氧條件下尤文肉瘤細胞分泌的外泌體通過 miR-210 在尤文肉瘤中促進細胞干性,這一過程主要通過增強細胞存活和促進球形形成實現[25]。另外,從 CD99 沉默的細胞中提取的外泌體能夠通過 miR-34a 抑制 Notch-核因子-κB 信號而誘導受體尤文肉瘤細胞的神經分化,從而抑制尤文肉瘤細胞的增殖和侵襲[26]。同時研究表明尤文肉瘤患者血漿中的外泌體 miRNA 表達譜與健康人群存在顯著差異,這種 miRNA 與抑制腫瘤生長、遷移和侵襲有關,同時在體外實驗模型中具有抑制尤文肉瘤生長的作用,可以用于早期診斷和療效監測[27-28]。Weave 等[29]實驗分析發現,TRIM25、APP、ELAV1、RNF4 和 HNRNPL 是尤文肉瘤治療的理想 mRNA 靶點。利用預測的 miRNA-mRNA 靶點映射,可以確定 miR-3613-3p、let7a-3p、miR-300、miR-424-5p 和 let-7b-3p 作為優先抑制這些靶點的候選最佳 miRNA,從而可以設計最大限度地干擾促進癌癥進展的基因網絡。
尤文肉瘤復發后的生存率很低,僅有不到 20% 的患者能在復發后再存活 5 年以上[30]。Robin 等[31]實驗發現,融合蛋白轉錄因子 EWS/FLI1 抑制 miR-708 是尤文肉瘤中轉錄輔助因子 EYA3 上調的主要機制,由于 EYA3 在尤文肉瘤中通過 EWS/FLI1 融合蛋白抑制 miR-708 而上調,miRNA 替代可能是靶向 EYA3 在尤文肉瘤中的作用的一種有價值的替代方法,也表明 miR-708 替代可能作為潛在的尤文肉瘤治療方法。恢復 miR-708 的正常水平或直接抑制 EYA3,可能有助于降低尤文肉瘤細胞的存活率,從而改善治療效果。總的來說,尤文肉瘤相關外泌體 miRNA 具備信號傳導和細胞通信,同時具有生物標志物潛力。
4 外泌體 miRNA 與纖維肉瘤
纖維肉瘤作為罕見高侵襲性軟組織腫瘤,其病因尚未確定。纖維肉瘤的最佳治療是通過外科手術切除,但由于缺乏特異性的生物標志物,無法準確診斷纖維肉瘤,可能導致手術效果不理想,生存率降低[32]。同時纖維肉瘤對放療和化療的多重藥物有耐藥性,再加上其復發率較高,從而導致預后差[33]。當前的治療策略可以利用針對腫瘤微環境的靶向方法,如外泌體,以此作為控制腫瘤增殖和調節化療敏感性的一種策略。纖維肉瘤細胞分泌的外泌體中 miRNA 具備調控纖維肉瘤細胞或微環境的特性,可以作為診斷指標。Lyu等[34]通過提取和表征纖維肉瘤來源的外泌體,證明了這些外泌體中攜帶特定的 miRNA,并能通過其調控腫瘤微環境,同時揭示了纖維肉瘤細胞來源的外泌體的性質,并提供了一種新方法動態光散射來評估外泌體的質量和均一性,可對外泌體的純度和富集程度的評估更為詳細和全面。目前研究提示,這些 miRNA 有可能成為纖維肉瘤診斷和治療的新靶點,但仍需探討相應具體機制及其在臨床治療中的潛力。
在纖維肉瘤這一非常罕見的軟組織肉瘤亞型中,迄今為止只有少數 miRNA,如 miR-520c、miR-373、miR-409-3p、miR-429 和 miR-197-5p 等被研究[35-38]。Jain 等[39]通過實驗將 Ras 相關核蛋白(Ras-related nuclear protein, RAN)與 miR-197-3p 模擬物在纖維肉瘤細胞中共轉染,觀察到 miR-197-3p 的恢復消除了 RAN 對細胞增殖和遷移的影響,發現 miR-197-3p 的抑瘤功能是通過靶向結合一種致癌蛋白 RAN,抑制纖維肉瘤細胞的增殖和遷移。盡管在 HT1080 纖維肉瘤細胞中觀察到 miR-197-3p 有很好的抗腫瘤作用,但由于可用性的限制,無法在其他細胞系中進行這些研究,因此這也許是未來對于纖維肉瘤治療研究的新方向。
5 小結及展望
外泌體 miRNA 在血漿和其他體液中具有高度穩定性,能夠反映腫瘤的狀態和進展[40-41]。總的來說,外泌體 miRNA 為骨惡性腫瘤的早期診斷、預后及治療方案提供了新的標志物,有著極高的臨床應用前景。一方面,調控特定外泌體 miRNA 表達,可使其作為治療靶點抑制腫瘤的生長和轉移;另一方面,某些 miRNA 可通過多種信號通路調控骨惡性腫瘤細胞的耐藥性。未來,結合基因編輯技術和外泌體療法,有望實現個體化的精準治療,提高治療的效果并減少副作用。如,可通過編輯外泌體的內容物,使其攜帶特定的 miRNA 或藥物,直接靶向治療相應的腫瘤細胞,改變其病理過程[42]。另外骨源性外泌體 miRNA 在調控基因表達中發揮著重要作用,這些基因與骨的形成與吸收緊密相關,進而參與骨重塑的調節過程[43],也可作為外泌體 miRNA 影響骨惡性腫瘤的一個重要因素。未來臨床應用可開發基于外泌體 miRNA 的液體活檢技術,提高骨惡性腫瘤的早期診斷率和準確性。外泌體 miRNA 在骨惡性腫瘤中的作用機制復雜,包含調控腫瘤細胞生長和侵襲、耐藥性、腫瘤微環境、標記和診斷、免疫逃逸、骨重塑等方面,探討其相關機制及臨床應用前景,有望為骨惡性腫瘤的早期診斷和預后治療提供顯著的支持。
然而,對于外泌體 miRNA 的研究仍然存在許多亟待解決問題,其在精準性、標準化、安全性和有效性上仍需進一步探索。外泌體 miRNA 及骨惡性腫瘤發病機制的準確關系需要探索,尤其是如何精確地控制外泌體 miRNA 的釋放和靶向,擴展臨床應用范圍。同時目前外泌體分離和鑒定的技術尚未完全標準化,各種研究之間的結果有時難以比較。制定標準的實驗流程和技術規范是未來的重要方向。在進行臨床應用前,需要更多的研究來驗證外泌體 miRNA 療法的安全性和有效性,包括其在不同骨腫瘤類型和不同患者群體中的表現。未來需要開展多中心的大規模臨床研究,以驗證外泌體 miRNA 在骨惡性腫瘤中的應用價值和可靠性。
利益沖突:所有作者聲明不存在利益沖突。
骨惡性腫瘤是指起源于骨或骨骼相關組織的惡性腫瘤,近來發病率逐漸升高,嚴重危害人們的生存健康。由于早期癥狀的隱蔽性,骨惡性腫瘤常導致診斷與治療的滯后。此外,其還具有高度轉移性和侵襲特性,極大地削弱了患者的生活質量及預后[1]。不同骨惡性腫瘤不僅在發病機制和病理學特征上存在異質性,而且在臨床表現和治療反應上也有差異。因此,尋找更加準確及敏感的早期診斷生物標志物、降低耐藥性、探索新的治療方法以及個性化治療的應用是目前亟待解決的問題。外泌體是一類由細胞分泌的微小膜囊泡,直徑通常在 30~150 nm,參與細胞間的信息傳遞和物質交換。這些囊泡廣泛分布于各種體液中,脂質和蛋白質是外泌體膜的主要成分,同時外泌體中還發現了信使 RNA(messenger RNA, mRNA)、微 RNA(microRNA, miRNA)及其他非編碼 RNA[2]。miRNA 是一類由 17~24 個核苷酸組成的小的非編碼 RNA,通過結合靶 mRNA 的 30-未翻譯區或開放閱讀框區介導轉錄后基因沉默[3],在轉錄后調節基因表達。miRNA 參與多種生物活動,包括基因轉錄、信號轉導、細胞間的信息傳遞等[4-5]。近年來,眾多研究成果不斷揭示 miRNA 既可作為腫瘤抑制基因,也可作為癌基因,發揮調控基因表達的功能,參與骨腫瘤的發生和發展,包括早期腫瘤的診斷、腫瘤轉移、預后及化療耐藥性等方面。外泌體 miRNA 可被其他細胞吸收,從而顯著調節細胞的生長及代謝,在細胞間物質交換及信號轉導中起重要作用,從而調節一系列生理和病理過程。外泌體 miRNA 不僅參與了骨惡性腫瘤的發生和發展,還可能成為診斷、預后評估以及治療的新靶點。本文對外泌體 miRNA 在多種骨惡性腫瘤中的研究進展進行綜述,以期為該領域提供新的理論基礎和視角。
1 外泌體 miRNA 與骨肉瘤
骨肉瘤是最常見的原發性骨惡性腫瘤,在成年人所有惡性骨腫瘤中,骨肉瘤占 40% 以上[6]。骨肉瘤具有高度的轉移性及侵襲性,術后預后很差,化療耐藥性高,存活率低,嚴重威脅著人們的健康。Wang 等[7]研究表明,miRNA-1228(miR-1228)水平在癌癥相關成纖維細胞及其分泌的外泌體和受體骨肉瘤細胞中升高,同時 miR-1228 通過下調癌細胞侵襲抑制因子的表達來發揮其作用。癌細胞侵襲抑制因子是一種能夠抑制癌細胞侵襲和遷移的分子,其表達水平降低導致腫瘤細胞侵襲能力增強,可作為一個潛在的治療靶點。Wu 等[8]實驗結果顯示,miR-15a 可直接靶向 GATA 結合蛋白 2(GATA binding protein 2, GATA2) mRNA 抑制其表達,而 GATA2 激活小鼠雙微體同源基因 2(mouse double minute 2, MDM2)的轉錄,MDM2 是 p53 的負調控因子,過表達 GATA2 和 MDM2 促進 MG-63 細胞的增殖和細胞周期進程,而 miR-15a 阻斷該軸并抑制細胞生長。miR-15a 被鑒定為血清來源外泌體的主要載體,并且傳遞 miR-15a 的外泌體被骨肉瘤細胞內化,可得知 miR-15a 通過 p53 信號通路抑制 GATA2/MDM2 軸,在體外抑制骨肉瘤細胞的增殖和侵襲性。Jiang 等[9]通過檢測 miR-144-3p 和鋅指 E 盒結合同源盒 1(zinc finger E-box binding homeobox 1, ZEB1)的表達,發現在骨肉瘤組織中 miR-144-3p 的表達與 ZEB1 的表達呈負相關,過表達 miR-144-3p 可以在 mRNA 和蛋白水平上降低骨肉瘤細胞中 ZEB1 的表達。同時部分外泌體 miRNA 調節腫瘤微環境中的免疫細胞來促進腫瘤進展,M2 型腫瘤相關巨噬細胞分泌的外泌體 miR-221-3p 通過抑制細胞因子信號傳導 3/Janus 激酶 2/信號轉導及轉錄激活因子 3 信號通路,miR-221-3p 的高表達顯著促進了骨肉瘤細胞的侵襲能力,同時也增加了骨肉瘤細胞化療耐藥性,進而顯著加劇了腫瘤的發展及其惡化,表明 miR-221-3p 也許能成為一個潛在的治療靶點[10]。
骨肉瘤為最致命的骨腫瘤類型,手術是標準的骨肉瘤治療方式,但其 5 年生存率只有 20%[11]。經過化療藥物的應用,骨肉瘤患者的 5 年生存率得到了顯著提升,然而,化療藥物的耐藥性仍是目前難以攻克的難題。Bai 等[12]的實驗結果顯示,miR-342-3p 和原纖維蛋白-1(fibrillin 1, FBN1)、hsa_circ_0004674 可以通過激活 Wnt/β-聯蛋白途徑促進對多柔比星的耐藥,這表明 hsa_circ_0004674 可能是抑制骨肉瘤耐藥的一個有希望的靶點;同時該研究還發現 miR-342-3p 在多柔比星耐藥的骨肉瘤組織和細胞中表達不足,其可以抑制骨肉瘤對多柔比星的耐藥性。此外,Ma 等[13]研究發現,miR-342-3p 靶向 FBN1,其異常表達與多種腫瘤的惡性表型有關,如卵巢癌和甲狀腺乳頭狀癌;此實驗結果還表明,miR342-3p 通過與 FBN1 相互作用增強了對多柔比星的耐藥性。同時 Meng 等[14]發現,經過多次化療的耐藥細胞中外泌體 miR-331-3p 水平高于一般骨肉瘤細胞,耐藥細胞外泌體中的 miR-331-3p 可以誘導骨肉瘤細胞自噬,使其獲得耐藥性;miRNA 的抑制可降低外泌體傳遞耐藥性的效率,因此抑制 miR-331-3p 可能會成為改善骨肉瘤耐藥性的有效策略。諸如此類研究對于揭示骨肉瘤的發病機制,以及為逆轉骨肉瘤化療耐藥性的聯合治療方案提供了新的理論基礎和實證支持,具有重要的科學價值和臨床意義。
2 外泌體 miRNA 與軟骨肉瘤
軟骨肉瘤約占惡性骨腫瘤的 20%,是成人第二大常見骨腫瘤[15]。關于軟骨肉瘤的發病機制和轉移過程目前所知甚少,且其對大多數化療和放療具有耐藥性,因此手術切除仍被認為是這類腫瘤的主要治療方法。軟骨肉瘤目前沒有可靠的生物標志物,需要尋找侵入性更小但特異性更高的預后生物標志物來評估軟骨肉瘤的分級,并改善患者的早期診斷及預后[16]。Cheng 等[17]通過收集軟骨肉瘤患者的血清樣本,分析血管生成的重要調節因子受體活性修飾蛋白 2 的反義 RNA1(receptor activity-modifying protein 2 antisense RNA 1, RAMP2-AS1)水平與臨床病理特征的相關性,驗證了 RAMP2-AS1、miR-2355-5p 和血管內皮生長因子 2(vascular endothelial growth factor receptor 2, VEGFR2)之間的相互作用,從而證明了軟骨肉瘤細胞源性外泌體長鏈非編碼 RNA RAMP2-AS1 通過介導 miR-2355-5p/VEGFR2 軸在血管生成中的作用,揭示了其作為軟骨肉瘤診斷和治療新方向的潛力。
最近眾多研究證實癌細胞釋放的外泌體會促進其惡化,缺氧明顯刺激外泌體的釋放[18-19]。例如,Zhang 等[20]報道了缺氧可誘導膠質瘤細胞外泌體中環狀 RNA-101491(circRNA101491)的過表達,因此他們提出 circRNA101491/miR-125b-5p/致癌基因 EDN1 調控軸可能在膠質瘤的惡性進展中發揮作用。此外,Xie 等[21]研究表明,在低氧微環境下,鼻咽癌細胞釋放外泌體 miR-455,通過靶向閉塞帶-1 增強血管通透性,促進癌細胞的轉移。缺氧外泌體可通過 miRNA 介導的代謝轉移促進骨髓細胞向 M2 樣巨噬細胞的浸潤極化[22]。基于以上研究,Tzeng 等[23]研究發現軟骨肉瘤患者的神經生長因子和賴氨酸氧化酶表達水平與腫瘤分期呈正相關,神經生長因子通過磷脂酰肌醇 3’-激酶/Akt/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白信號通路抑制 miR-149-5p 的合成,從而促進賴氨酸氧化酶依賴性軟骨肉瘤細胞的遷移和轉移,但這些信號級聯是否通過轉錄調控或轉錄后調控 miR-149-5p 的表達還需要進一步研究。
3 外泌體 miRNA 與尤文肉瘤
尤文肉瘤是一種侵襲性強的骨和軟組織惡性腫瘤,其治療方法包括化療、手術和放療,這些治療手段提高了患有局部病變的患者的存活率[24]。然而,對于有復發或轉移性疾病的患者,其預后不理想,這表明迫切需要尋找新的治療策略。缺氧微環境中腫瘤細胞之間的細胞間通信促進了侵襲性和不良的患者預后。缺氧條件下尤文肉瘤細胞分泌的外泌體通過 miR-210 在尤文肉瘤中促進細胞干性,這一過程主要通過增強細胞存活和促進球形形成實現[25]。另外,從 CD99 沉默的細胞中提取的外泌體能夠通過 miR-34a 抑制 Notch-核因子-κB 信號而誘導受體尤文肉瘤細胞的神經分化,從而抑制尤文肉瘤細胞的增殖和侵襲[26]。同時研究表明尤文肉瘤患者血漿中的外泌體 miRNA 表達譜與健康人群存在顯著差異,這種 miRNA 與抑制腫瘤生長、遷移和侵襲有關,同時在體外實驗模型中具有抑制尤文肉瘤生長的作用,可以用于早期診斷和療效監測[27-28]。Weave 等[29]實驗分析發現,TRIM25、APP、ELAV1、RNF4 和 HNRNPL 是尤文肉瘤治療的理想 mRNA 靶點。利用預測的 miRNA-mRNA 靶點映射,可以確定 miR-3613-3p、let7a-3p、miR-300、miR-424-5p 和 let-7b-3p 作為優先抑制這些靶點的候選最佳 miRNA,從而可以設計最大限度地干擾促進癌癥進展的基因網絡。
尤文肉瘤復發后的生存率很低,僅有不到 20% 的患者能在復發后再存活 5 年以上[30]。Robin 等[31]實驗發現,融合蛋白轉錄因子 EWS/FLI1 抑制 miR-708 是尤文肉瘤中轉錄輔助因子 EYA3 上調的主要機制,由于 EYA3 在尤文肉瘤中通過 EWS/FLI1 融合蛋白抑制 miR-708 而上調,miRNA 替代可能是靶向 EYA3 在尤文肉瘤中的作用的一種有價值的替代方法,也表明 miR-708 替代可能作為潛在的尤文肉瘤治療方法。恢復 miR-708 的正常水平或直接抑制 EYA3,可能有助于降低尤文肉瘤細胞的存活率,從而改善治療效果。總的來說,尤文肉瘤相關外泌體 miRNA 具備信號傳導和細胞通信,同時具有生物標志物潛力。
4 外泌體 miRNA 與纖維肉瘤
纖維肉瘤作為罕見高侵襲性軟組織腫瘤,其病因尚未確定。纖維肉瘤的最佳治療是通過外科手術切除,但由于缺乏特異性的生物標志物,無法準確診斷纖維肉瘤,可能導致手術效果不理想,生存率降低[32]。同時纖維肉瘤對放療和化療的多重藥物有耐藥性,再加上其復發率較高,從而導致預后差[33]。當前的治療策略可以利用針對腫瘤微環境的靶向方法,如外泌體,以此作為控制腫瘤增殖和調節化療敏感性的一種策略。纖維肉瘤細胞分泌的外泌體中 miRNA 具備調控纖維肉瘤細胞或微環境的特性,可以作為診斷指標。Lyu等[34]通過提取和表征纖維肉瘤來源的外泌體,證明了這些外泌體中攜帶特定的 miRNA,并能通過其調控腫瘤微環境,同時揭示了纖維肉瘤細胞來源的外泌體的性質,并提供了一種新方法動態光散射來評估外泌體的質量和均一性,可對外泌體的純度和富集程度的評估更為詳細和全面。目前研究提示,這些 miRNA 有可能成為纖維肉瘤診斷和治療的新靶點,但仍需探討相應具體機制及其在臨床治療中的潛力。
在纖維肉瘤這一非常罕見的軟組織肉瘤亞型中,迄今為止只有少數 miRNA,如 miR-520c、miR-373、miR-409-3p、miR-429 和 miR-197-5p 等被研究[35-38]。Jain 等[39]通過實驗將 Ras 相關核蛋白(Ras-related nuclear protein, RAN)與 miR-197-3p 模擬物在纖維肉瘤細胞中共轉染,觀察到 miR-197-3p 的恢復消除了 RAN 對細胞增殖和遷移的影響,發現 miR-197-3p 的抑瘤功能是通過靶向結合一種致癌蛋白 RAN,抑制纖維肉瘤細胞的增殖和遷移。盡管在 HT1080 纖維肉瘤細胞中觀察到 miR-197-3p 有很好的抗腫瘤作用,但由于可用性的限制,無法在其他細胞系中進行這些研究,因此這也許是未來對于纖維肉瘤治療研究的新方向。
5 小結及展望
外泌體 miRNA 在血漿和其他體液中具有高度穩定性,能夠反映腫瘤的狀態和進展[40-41]。總的來說,外泌體 miRNA 為骨惡性腫瘤的早期診斷、預后及治療方案提供了新的標志物,有著極高的臨床應用前景。一方面,調控特定外泌體 miRNA 表達,可使其作為治療靶點抑制腫瘤的生長和轉移;另一方面,某些 miRNA 可通過多種信號通路調控骨惡性腫瘤細胞的耐藥性。未來,結合基因編輯技術和外泌體療法,有望實現個體化的精準治療,提高治療的效果并減少副作用。如,可通過編輯外泌體的內容物,使其攜帶特定的 miRNA 或藥物,直接靶向治療相應的腫瘤細胞,改變其病理過程[42]。另外骨源性外泌體 miRNA 在調控基因表達中發揮著重要作用,這些基因與骨的形成與吸收緊密相關,進而參與骨重塑的調節過程[43],也可作為外泌體 miRNA 影響骨惡性腫瘤的一個重要因素。未來臨床應用可開發基于外泌體 miRNA 的液體活檢技術,提高骨惡性腫瘤的早期診斷率和準確性。外泌體 miRNA 在骨惡性腫瘤中的作用機制復雜,包含調控腫瘤細胞生長和侵襲、耐藥性、腫瘤微環境、標記和診斷、免疫逃逸、骨重塑等方面,探討其相關機制及臨床應用前景,有望為骨惡性腫瘤的早期診斷和預后治療提供顯著的支持。
然而,對于外泌體 miRNA 的研究仍然存在許多亟待解決問題,其在精準性、標準化、安全性和有效性上仍需進一步探索。外泌體 miRNA 及骨惡性腫瘤發病機制的準確關系需要探索,尤其是如何精確地控制外泌體 miRNA 的釋放和靶向,擴展臨床應用范圍。同時目前外泌體分離和鑒定的技術尚未完全標準化,各種研究之間的結果有時難以比較。制定標準的實驗流程和技術規范是未來的重要方向。在進行臨床應用前,需要更多的研究來驗證外泌體 miRNA 療法的安全性和有效性,包括其在不同骨腫瘤類型和不同患者群體中的表現。未來需要開展多中心的大規模臨床研究,以驗證外泌體 miRNA 在骨惡性腫瘤中的應用價值和可靠性。
利益沖突:所有作者聲明不存在利益沖突。