2. 济宁医学院附属医院神经外科, 济宁 272029
2. Department of Neurosurgery, Affiliated Hospital of Jining Medical University, Jining 272029, China
泌尿系统肿瘤是发生在泌尿系统相关器官的肿瘤,包括肾、膀胱、前列腺和输尿管等[1],一般发生在40岁以后,男性多于女性[2]。来源于泌尿系统肿瘤细胞的外泌体miRNAs,其生物学特性可作为肿瘤细胞发生发展的证据,便于肿瘤早期检测、诊疗及预后评估[3]。
1 外泌体 1.1 外泌体中的生物活性物质外泌体(Exosomes,Exo)是指由活细胞分泌的直径范围在30~150nm的细胞外囊泡[4],内含丰富的miRNAs和蛋白质等生物活性物质,且广泛存在于血液、唾液、尿液、精液和脑脊液等[5]。外泌体通过miRNAs等生物活性物质可介导泌尿系统肿瘤的生长、侵袭和转移过程[6],并且可以促进肿瘤血管的新生以及肿瘤的免疫调节反应来影响肿瘤的发展[7],甚至可以增强肿瘤的耐药性[8]。因此,外泌体miRNAs可以作为泌尿系统肿瘤早期诊断、治疗和预后的潜在生物标志物[9]。
1.2 外泌体在泌尿系统肿瘤中的作用泌尿系统肿瘤的发展是一个多步骤过程,其中外泌体起到的作用最为重要。泌尿系统肿瘤细胞来源的外泌体主要通过以下方式在肿瘤的微环境中扮演重要角色:1)使肿瘤细胞通过多种机制逃逸到免疫系统并触发炎症反应[10];2)参与成纤维细胞和间充质细胞分化为肌成纤维细胞过程,从而促进肿瘤细胞的生长[11];3)促进肿瘤新生血管的生成[12];4)通过促进肿瘤细胞内上皮细胞向间充质干细胞的转化,从而促进肿瘤的进化和转移过程[13]。
2 外泌体miRNAs在常见泌尿系统肿瘤中的作用 2.1 肾细胞癌(renal cell carcinoma, RCC)RCC起源于肾小管上皮细胞,是泌尿系统最常见的恶性肿瘤之一,其中约80%以上为透明细胞癌[14]。近年来,RCC的患病率逐年增高,所以外泌体可作为一种新的诊疗手段[15]。Xiao等[16]用实时定量逆转录-聚合酶链式反应(qRT-PCR)对22例肾细胞癌患者和16例健康对照者的血浆样品进行了外泌体miRNA测序,共发现22个差异性表达的miRNAs,有17个miRNA上调,有5个miRNA下调,其中血浆外泌体miR-149-3p和miR-424-3p在肾细胞癌患者中的表达水平显著上调,miR-92a-1-5p的表达水平显著下调,证明外泌体miRNAs是RCC诊断的潜在生物标志物。Crentsil等[17]建立786-O肾透明细胞癌肿瘤模型,使用miRNeasy Micro kit试剂盒从模型的外泌体中提取miRNAs,并用qRT-PCR进行miRNAs测序;与健康对照组相比,肾透明细胞癌患者miR-210、miR-34a、miR-155-5p和miR-150-5p表达水平显著上调,而miR-15a和miR-205表达无明显差异,证明除miR-15a和miR-205外,其余外泌体miRNAs可以被选择作为诊断肾透明细胞癌的生物标志物。Song等[18]收集了42名早期肾透明细胞癌患者和30名健康捐赠者的尿液,并从尿液样本中分离出外泌体miRNAs;发现16个差异性表达不同的miRNAs,其中miR-30c-5p在肾透明细胞癌患者的尿外泌体中含量明显低于健康人群,并证明了miR-30c-5p的过表达可以抑制肿瘤细胞的生长,推测其与肾透明细胞癌的发生发展有关。Wang等[19]收集了35份肾透明细胞癌患者和30份健康对照者的血清样本,然后分离和提取血清样本中的外泌体miRNAs,通过qRT -PCR分析其表达情况;与健康对照组相比,肾透明细胞癌患者只有血清外泌体miR-210表达显著上调,并通过实验证明miR-210诊断肾透明细胞癌的敏感性和特异性分别为67.5%和70.0%,表明外泌体miR-210是检测肾透明细胞癌的一种有效生物标志物。以上证据说明外泌体miRNAs不仅是RCC早期诊断的潜在生物标志物,而且可能为该病的筛选、治疗和预防提供新的思路。
2.2 膀胱癌(bladder cancer,BC)BC是最常见的泌尿系统癌症之一,是男性第四大常见恶性肿瘤[20],其发病率和死亡率均较高[21]。miR-21在T24细胞来源的外泌体中的表达明显高于亲本细胞,并且miR-21在BC组织、尿液外泌体和白细胞中都是过表达,此外也发现miR-21可以被外泌体从BC细胞转移到巨噬细胞,激活巨噬细胞中的PI3K/AKT途径,从而促进肿瘤细胞的迁移和侵袭,表明miR-21可以用作BC诊断、转移和预后的标志物[22]。Yan等[23]收集了57名BC患者和25名年龄相匹配的健康志愿者的血浆标本,并用超速离心法分离其中的外泌体,与健康对照组相比,在BC患者中有8个差异性表达的miRNA,其中7个miRNA(miR-4298,miR-4499,miR-4669,miR-6756-5p,miR-6809-5p,miR-6812-5p和miR-7107-5p)下调,只有miR-4644是唯一上调的,进一步体外实验分析表明miR-4644模拟物可以促进BC细胞的增殖和侵袭,并证明了miR-4644可能是治疗BC的重要治疗靶标。Cai等[24]提取了20份BC患者和20份健康体检者血清标本中的外泌体,与健康对照组相比,在BC组织和BC血清外泌体中miR-133b的表达均显著降低,miR-133b的过表达可以抑制BC细胞的增殖并诱导BC细胞凋亡, 此外,miR-133b还能在一定程度上减轻膀胱肿瘤的重量和体积,表明外泌体miR-133b可以作为诊断和治疗BC的有效工具。外泌体miR-375-3p可通过抑制其定向靶基因FZD8的表达,阻断了Wnt/β-catenin信号通路,从而抑制了BC细胞的增殖和迁移并促进了BC细胞的凋亡,这为治疗BC提供了一种有效的方法[25]。因此,肿瘤来源的外泌体miRNAs可能为膀胱癌的诊断、治疗和早期发现提供了一个可靠方便的工具。
2.3 前列腺癌(prostate cancer, PCa)PCa是泌尿系统发病率极高的恶性肿瘤, 是由于前列腺的上皮处发生恶性肿瘤病变引起, 是男性癌症相关死亡的第二大原因[26]。外泌体miR-888、miR-891a和miR-21-5p可促进PCa细胞的增殖,迁移、侵袭和集落形成[27-28]。外泌体miR-17-92可以通过细胞间非接触方式显著活化正常成纤维细胞的AKT和ERK信号通路, 促进成纤维细胞的生长和增殖,从而显著促进PCa细胞的生长、增殖、迁移及侵袭[29]。Guan等[30]对115例PCa癌标本和98例良性前列腺增生症标本中的外泌体进行了qRT-PCR,发现63个miRNAs上调,32个miRNAs下调,其中miR-95上调最显著,表明miR-95可通过直接与其下游靶基因JunB结合,促进PCa细胞增殖、侵袭和上皮细胞向间充质干细胞的转化,从而发挥促癌作用。外泌体miR-1246可以抑制N-钙黏蛋白和波形蛋白的活性,从而抑制上皮细胞向间充质干细胞的转化,进而抑制PCa细胞的增殖、侵袭和迁移并且促进PCa细胞的凋亡,证明了外泌体miR-1246是一种具有诊断、治疗和预测PCa发生发展的新的生物标志物[31]。由于PCa早期表现症状轻,确诊时年龄较大,故晚期多已发生远处转移,失去了手术根治时机,严重损害了患者的身心健康,所以外泌体miRNAs的出现可能为PCa早期诊断、治疗和预后评估提供了新的技术手段。
3 小结与展望目前, 人们对外泌体在泌尿系统肿瘤中的作用认识越来越清晰,但仍然存在一些问题: 1)安全性。外泌体作为一种新型纳米载体, 其在人体内作为药物载体的安全性如何还没有具体的科学依据;2)局限性。外泌体中对于RNA的研究主要集中在miRNA, 有关其他的特异性RNA如lncRNA、circRNA等研究较少, 并且外泌体的作用在临床应用中缺乏足够多的样本数量和临床数据的支撑,表现出一定的局限性;3)未知性。外泌体中携带的多种核酸物质在泌尿系统肿瘤中的作用机制和转运机制并没有彻底阐明。综上所述,外泌体miRNA在诊断和治疗泌尿系统肿瘤中方面的潜力是非常巨大的,所以我们对外泌体miRNA的临床研究还需要进一步的深入开展。
利益冲突:所有作者均申明不存在利益冲突。
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