综述
外泌体在恶性血液肿瘤耐药中的研究进展
白血病·淋巴瘤, 2023,32(5) : 314-317. DOI: 10.3760/cma.j.cn115356-20220105-00003
摘要

恶性血液肿瘤发病率日益上升,尽管新的药物和治疗手段不断出现,但复发和耐药仍是亟待解决的问题。外泌体是细胞分泌携带包括mRNA、微RNA及蛋白质等具有脂质双层膜结构的微小膜泡,其携带和传递重要的信号分子,形成了一种全新的细胞间信息传递系统,在生物体中表现出广泛的生物学特性和功能。肿瘤细胞外泌体被证实有助于癌细胞的增殖、血管新生、侵袭、远处转移及耐药。多项研究表明部分恶性血液肿瘤细胞外泌体与肿瘤耐药密切相关。现就外泌体在恶性血液肿瘤耐药机制中的研究进展进行综述,以期为临床治疗提供理论依据。

引用本文: 齐林, 王蕊, 付建珠, 等.  外泌体在恶性血液肿瘤耐药中的研究进展 [J] . 白血病·淋巴瘤, 2023, 32(5) : 314-317. DOI: 10.3760/cma.j.cn115356-20220105-00003.
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外泌体又称为细胞外囊泡(sEV)是一种在生理和病理情况下由细胞分泌直径为40~160 nm囊泡,富含蛋白质、脂质体和RNA等分子,具有脂质双层膜结构微小膜泡。其分布之广,携带生物学信息之多使其成为近年研究的热点,尤其是在肿瘤研究中,外泌体被证实与多种肿瘤的发生、发展、血管新生以及耐药等方面密切相关。恶性血液病是指发生在骨髓、造血组织和淋巴组织中的单克隆恶性增殖为主的一系列肿瘤性疾病,包括髓系及淋系肿瘤等。近年来靶向药物及新疗法的应用,使恶性血液肿瘤患者的生存期进一步延长,但多数患者,尤其是老年及预后不良患者,仍面临复发和耐药等问题。文章就外泌体与恶性血液肿瘤耐药的相关研究进行综述,以期为临床治疗提供帮助。

1 外泌体概述

外泌体是由细胞以进化保守的方式释放的含膜囊泡。根据其长度可分为2类:(1)被称为胞外体(又称核外粒体),其直径为50 nm~1 mm;(2)直径在40~160 nm之间的外泌体[1,2]。研究表明,外泌体中含有的mRNA、微小RNA(miRNA)/长链非编码RNA(LncRNA)、DNA和蛋白质等物质在细胞信号转导及疾病进展中都发挥着重要病理及生理作用[3,4]

2 外泌体与耐药

外泌体参与了肿瘤发生、发展的多个病理生理进程,同时也与多种肿瘤化疗耐药密切相关。恶性血液肿瘤大致可分为髓系肿瘤和淋系肿瘤。恶性血液肿瘤的发病率逐年上升,尽管新药和新疗法不断出现,复发与耐药仍是目前的治疗难点。恶性血液肿瘤的耐药机制涉及多个层面,如miRNA、耐药相关蛋白、肿瘤相关的信号通路和肿瘤微环境等。现就外泌体在髓系肿瘤和淋系肿瘤耐药机制中的相关研究进行分析。

2.1 外泌体与髓系白血病耐药

髓系白血病根据自然病程和分化程度分为急性髓系白血病(AML)和慢性粒细胞白血病(CML)。

基质细胞作为肿瘤微环境的组成部分,在肿瘤细胞增殖和耐药中起着至关重要的作用[5]。有学者分离了健康者的骨髓间充质干细胞(BM-MSC)的外泌体与AML细胞株共培养,并应用不同浓度的阿糖胞苷干预,结果显示与外泌体共培养的AML细胞存活的数量显著增多,而干扰S100A4蛋白表达后,阿糖胞苷对AML细胞杀伤力大大增加,这表明BM-MSC的外泌体在AML中通过表达S100A4蛋白促进了白血病细胞耐药[6]。另有研究证实AML外泌体能够激活骨髓基质细胞分泌的白细胞介素8(IL-8),进而激发AML细胞获得对依托泊苷的耐药性[7]。此外,AML患者MSC外泌体中高表达的miR-155和miR-375能够增强AML细胞对阿糖胞苷的耐药性[8]。以上研究均表明,BM-MSC的外泌体在AML耐药中起到了重要作用。AML细胞的外泌体亦可介导耐药性的转移。其传递的miRNA可调节凋亡蛋白的表达[9],其外泌体中的血管内皮生长因子(VEGF)可以促进人脐静脉内皮细胞中的糖酵解,从而导致对阿糖胞苷耐药[10]。Hekmatirad等[11]证实U937细胞可通过外泌体介导的药物排出增加对聚乙二醇化脂质体多柔比星的耐药性。近年来,程序性死亡受体1(PD-1)及其配体1(PD-L1)信号通路与肿瘤免疫逃逸密切相关。抗PD-L1抗体即PD-L1抑制剂可以激活抗肿瘤免疫反应,而AML释放的外泌体中含有大量PD-L1,导致抗PD-L1抗体消耗,诱发AML细胞对免疫检查点抑制剂的耐药[9,12]。研究表明AML中外泌体不仅可以传递耐药信号,还可通过主动外排和靶向结合增加肿瘤耐药。

CML患者骨髓基质细胞高表达成纤维细胞生长因子2(FGF2)[13]。白血病细胞能够刺激基质细胞的FGF2分泌释放,以促进自身生长和增强自身耐药。且基质细胞的FGF2能够分泌至外泌体中,并传递给CML细胞,使其免受酪氨酸激酶抑制剂(TKI)的打击。伊马替尼耐药CML细胞外泌体中miR-365的水平显著高于敏感细胞,且经pre-miR-365转染的伊马替尼敏感的CML细胞显示出较强的耐药性和较低的细胞凋亡率。耐药CML细胞的外泌体能够将miR-365转移到CML敏感细胞中,导致敏感细胞促凋亡蛋白的表达受抑,继而获得伊马替尼的耐药性[14]。有学者发现在伊马替尼耐药的CML细胞株K562(K562R IMT)中与mTOR通路独立相关的beclin-1/Vps34信号被证实与这些耐药细胞的外泌体释放有关。而达沙替尼可通过下调K562R IMT细胞中beclin-1/Vps34的表达来阻止外泌体释放和抑制自噬[15]。上述研究表明,第二代TKI抑制剂可能通过抑制外泌体分泌来减弱CML细胞的耐药性。

2.2 外泌体与淋系肿瘤耐药
2.2.1 淋系白血病

淋系白血病是一种进行性恶性疾病,其特征为大量未成熟类淋巴母细胞的克隆性增殖。根据自然病程和分化程度可分为急性淋巴细胞白血病(ALL)和慢性淋巴细胞白血病(CLL)。

ALL中的基质细胞及其外泌体仍显示出重要作用。有研究显示部分基质细胞外泌体可使ALL细胞突变产生耐药基因,导致耐药[16]。半乳糖凝集素3(Gal-3)是一种与多种癌症相关的多功能Gal,在B-ALL细胞中Gal-3的mRNA和蛋白表达水平与耐药发生相关。B-ALL细胞与基质细胞及化疗药物同时接触时,Gal-3有明显的合成[17]。已有研究证实,Gal-3存在于基质细胞释放的外泌体中,这显示外泌体在耐药中起到了关键作用[18]。长春新碱耐药的胃癌细胞株SGC-7901/VCR及其外泌体中均高表达胞内氯离子通道蛋白1(CLIC1)。将非耐药系细胞与耐药系释放的外泌体共培养48 h后,非耐药系细胞对长春新碱的IC50显著增加,其中CLIC1、P-糖蛋白(P-gp)和bcl-2的表达显著上调[19]。上述研究表明,耐药相关基因可由外泌体介导转移促进药物耐药性的发展。

CLL细胞通过AKT-mTOR信号通路释放外泌体,导致BM-MSC产生VEGF和缺氧诱导因子1(HIF-1)[20]。而这两种细胞因子能导致CLL细胞对利妥昔单抗(CD20单抗)/阿仑单抗(CD52单抗)的耐药性增加[21]。B-CLL中,BM-MSC来源外泌体可被白血病细胞快速整合,增强对多种药物包括:氟达拉滨、伊布替尼及维奈克拉的耐药性,其原因可能与BM-MSC和白血病细胞来源的外泌体可增强肿瘤细胞的迁移能力及抑制凋亡有关[22]。部分耐药的CLL患者会出现Richter综合征(RS),其定义为CLL转化或并发另一种细胞类型的淋巴瘤,多预后不良。研究显示,在转化为RS的CLL患者血清外泌体中,miR-19b被特异性上调,起到促肿瘤生长作用,且可能与耐药相关[23]。这提示外泌体可作为预测耐药CLL向RS转化的指标之一。

2.2.2 淋巴瘤

淋巴瘤根据组织病理学改变,可分为霍奇金淋巴瘤(HL)和非霍奇金淋巴瘤(NHL)。

在本类疾病中,外泌体通过多种途径增加肿瘤细胞的耐药性。有研究证明肿瘤相关成纤维细胞(CAF)分泌的外泌体通过调节ENT2的表达参与了淋巴瘤细胞的存活和抗嘧啶药物如吉西他滨等的耐药性[24]。另外HL细胞外泌体携带有多种酶类及miRNA,如高水平的金属肽酶ADAM10能够抑制抗肿瘤免疫应答和诱发抗体-药物偶联治疗耐药[25]。有学者对耐药性淋巴瘤细胞外泌体中的miRNA进行了二代测序,结果显示,有37个miRNA上调,其中耐药相关基因miRNA-99a-5p和miRNA-125b-5p水平显著增加[26]。其次,治疗淋巴瘤患者时,化疗药物被肿瘤细胞隔离到亚细胞区室中,经囊泡转运,最终导致细胞毒性药物通过外泌体排出[27]。此外,淋巴瘤细胞还能够释放大量表达CD20的外泌体,从而达到中和消耗CD20单抗的目的,导致耐药[28]

2.2.3 多发性骨髓瘤(MM)

MM是由浆细胞恶性克隆增殖引起的,特征为骨髓中克隆浆细胞的异常增生。

硼替佐米是目前临床常用于治疗MM的药物之一。研究显示,外泌体在MM对硼替佐米耐药机制中起到了重要作用。来自基质细胞的外泌体可诱导MM细胞对硼替佐米产生耐药性,联合抑制外泌体分泌或阻碍外泌体摄取的药物可对肿瘤负荷产生显著影响,使硼替佐米药物敏感性明显增加[29,30]。外泌体包裹的蛋白及mRNA与硼替佐米耐药的机制密切相关,有研究显示,约有78条mRNA可能与耐药相关,囊括了细胞内多种信号通路,包括mTOR、cAMP和PI3K-AKT等信号通路途径[31]。Faict等[32]入组了38例MM患者及6名健康志愿者,结果发现MM患者细胞及其外泌体在接触抗骨髓瘤药物美法仑及硼替佐米后酸性鞘磷脂酶(ASM)表达上调。这些高含量ASM的外泌体能够将其来源细胞的耐药性转移到敏感的MM细胞中,而阿米替林和鞘磷脂酶抑制剂能增加骨髓瘤药物敏感性。除硼替佐米外,免疫调节剂来那度胺与靶向药物达雷妥尤单抗等与外泌体相关的耐药机制有待进一步探究。

3 小结与展望

外泌体可能通过以下机制诱导恶性血液肿瘤耐药:(1)携带耐药相关蛋白或基因片段,通过外排内吞途径直接传递耐药信息;(2)刺激分泌耐药相关的细胞因子如IL-8、VEGF等,进一步增强肿瘤细胞的化学抗性;(3)调节细胞周期,干扰细胞信号通路如PI3K-AKT-mTOR等,减少肿瘤细胞凋亡;(4)协助肿瘤细胞免疫逃逸,降低靶向药物的杀伤力;(5)主动外排化疗药物。上述机制表明,在应用化疗药物治疗恶性血液肿瘤的同时减少外泌体的分泌和传递可以逆转耐药,从而获得较好的疗效。尽管在多种肿瘤中都证实了外泌体与耐药密切相关,但在恶性血液肿瘤中与外泌体相关耐药机制的研究目前仍较少,缺乏更为详尽的作用机制。此外,外泌体携带的多种信号分子之间有无相应联系也缺乏相应证据,需要进一步探究。外泌体在针对恶性血液肿瘤耐药方面提供了有意义的思路,为逆转恶性血液肿瘤耐药提供了理论依据。

利益冲突
利益冲突

所有作者均声明不存在利益冲突

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