血液肿瘤细胞周围浸润着各种免疫细胞亚群,包括树突状细胞（dendriticcell,DC）、肥大细胞、自然杀伤细胞（naturalkillercell,NK）细胞、初始和记忆性CD8+T淋巴细胞、B淋巴细胞,以及其他的T细胞亚群,而内皮细胞、基质细胞等也影响着血液肿瘤的免疫效应,这些细胞与细胞外基质一起构成了血液肿瘤免疫微环境。血液肿瘤免疫微环境是血液肿瘤发生发展和转移过程中赖以生存的内环境,微环境内细胞间通过细胞接触,分泌可溶性分子以及外泌体等方式进行细胞通讯,共同参与肿瘤的发生、发展。总之,血液肿瘤免疫微环境与血液肿瘤的恶性行为紧密相联[1]。

外泌体作为血液肿瘤免疫微环境与血液肿瘤细胞以及微环境中各细胞之间沟通的桥梁,可通过影响细胞增殖、凋亡和自噬、调节骨髓微环境、促进血管生成以及抑制骨髓造血等,进而影响血液肿瘤的发生发展[2,3]。基于外泌体对各类细胞的影响机制,为血液肿瘤的治疗提供了新思路。本文在外泌体与各类细胞间联系的基础上,对外泌体在血液肿瘤诊断和治疗的最新研究进展作一综述。

外泌体在血液肿瘤免疫微环境中的作用

外泌体和血液肿瘤细胞

血液肿瘤免疫微环境中的外泌体可以调节肿瘤细胞的生长,并在血液肿瘤的耐药机制中发挥重要作用。

Prieto等[4]通过液相色谱-串联质谱分析发现,惰性和进行性慢性淋巴细胞白血病（CLL）中的血浆外泌体的蛋白质谱不同,在疾病发作时和疾病进展期间蛋白质谱也不同。从而发现CLL患者的血浆外泌体中存在S100-A9,这种蛋白通常在白血病进展期间过表达,并且可以激活CLL细胞中经典的NF-κB途径。该研究中提出了CLL中NF-κB活化的新起源,并强调了外泌体作为促进CLL进展的细胞外介质的重要性。

除上述途径外,骨髓基质细胞作为免疫微环境中的重要组成部分,对肿瘤细胞耐药性有着重要影响,但具体的作用机制目前尚有待研究。

Crompot等[5]研究发现,将来自骨髓间充质干细胞（bonemarrowmesenchymalstemcell,BM-MSC）的外泌体与CLL患者血液中提取到的B细胞共培养,将它们整合到B细胞24h后,白血病细胞自发性细胞凋亡减少。另外,白血病细胞对几种药物的化学抗性增加,包括氟达拉滨、依鲁替尼、艾德拉尼和ABT-199(venetoclax）,参与B细胞受体途径的基因如CCL3/4,EGR1/2/3和MYC表达增加。这表明,外泌体在CLLB细胞和骨髓微环境通信中起着至关重要的作用,如促进肿瘤细胞耐药性增加。

Liu等[6]研究发现,人脐带间充质干细胞外泌体通过激活caspase信号通路增强了白血病细胞系K562细胞对伊马替尼的敏感性,从而促进肿瘤细胞的凋亡。

外泌体和自然杀伤（NK）细胞

众所周知,NK细胞是体内重要的杀伤肿瘤效应细胞。NK细胞无需预先致敏即可快速杀伤靶细胞,是宿主抗肿瘤免疫的第一道防线。NK细胞的活化与否取决于细胞表面活化性受体和抑制性受体信号的平衡。

NK细胞介导低水平的抗肿瘤活性,并且具有低表达水平的活化受体NKp30、NKp46、NKG2C和NKG2D[7]。Hong等[8]从完全缓解患者的血浆中获得的急性髓系白血病（AML）外泌体,并从中观察到不同形式的TGF-β1可能具有评价预后效果的意义。Hong等[9]进一步探讨了其中的机制,发现CD34+外泌体下调NKG2D表达水平而非NKp46,而CD34-外泌体下调NKp46表达水平而非NKG2D。这些差异效应可能反映了CD34+与CD34-外泌体中TGF-β1水平的差异,这证实了AML血浆衍生的外泌体可作为AML复发的预测因子。

对于多发性骨髓瘤（MM),Vulpis等[10]发现,(1)目前用于MM的化疗药物美法仑增强了MM细胞外泌体的释放;(2)MM衍生的外泌体能够通过一种机制诱导NK细胞产生INF-γ,该机制需要激活下游的Toll样受体（Toll-likereceptors,TLR2）介导的TLR2通路;(3)存在于MM衍生外泌体表面的HSP70是NK细胞中TLR2活化的主要触发因素。此外,研究还发现,外泌体量和NK细胞活化之间存在剂量依赖性相关性。因此,TLR2激动剂可诱导外泌体释放增强,从而增强NK细胞所介导的免疫应答。

衰老细胞中基因表达产生了许多变化,导致许多蛋白质的表达增加,这些蛋白质可以促进或抑制肿瘤进展。Borrelli等[11]研究发现,在MM中,多柔比星、美法仑诱导的MM衰老细胞过度表达IL15。IL15是参与NK细胞活化、增殖和成熟的细胞因子,IL15表达的上调伴随着衰老的骨髓瘤细胞膜上IL15/IL15RA复合物的表达增加;同时,MM细胞释放携带IL15和IL15RA的外泌体,导致NK细胞的活化和增殖增强。这一发现可能为基于衰老的癌症治疗提供新的方向。

外泌体和T细胞

T淋巴细胞被认为是机体唯一能特异性识别杀伤肿瘤细胞的免疫细胞,而肿瘤细胞外泌体具有下调免疫细胞功能的能力,尤其是抗肿瘤效应细胞的功能。

血液肿瘤分泌的外泌体可以诱导活化的CD8+T细胞凋亡或促进调节性T细胞的扩增。因此,肿瘤细胞分泌外泌体对T细胞的作用可以是直接的（即免疫抑制信号直接传递给受体细胞）,也可以是间接的（通过调节免疫细胞的分化实现其作用）[12]。

近期有研究发现,血液肿瘤细胞释放的外泌体大多通过树突状细胞的呈递作用,最终作用于T细胞引起特异性的免疫应答。

Huang等[13]通过将白血病细胞中TGF-β1基因沉默,制备出使TGF-β1沉默的外泌体,发现其可显著降低树突状细胞TGF-β1的表达,有效促进其成熟和免疫功能。此外,与上述外泌体共培养的树突状细胞能更有效的促进体外CD4+T细胞增殖和Th1细胞因子分泌,并诱导肿瘤特异性细胞免疫应答,这种效应较肿瘤来源的外泌体引起的效应更加强烈。综上所述,树突状细胞来源的外泌体可以更好的诱导特异性抗肿瘤免疫应答。

外泌体和基质细胞

有研究表明,血液肿瘤,尤其是白血病细胞,与基质细胞之间的联系可能会影响肿瘤细胞的存活。白血病细胞产生的外泌体重编程基质细胞,而基质细胞反过来产生有利于白血病细胞增殖和抑制正常造血的外泌体[14]。

Kumar等[15]研究发现,在骨髓基质细胞中,AML衍生的外泌体诱导DKK1的表达,DKK1是正常造血和成骨的抑制因子,这一机制导致成骨细胞的减少。相反,用DKK1抑制剂可以延迟AML进展并延长AML小鼠的存活期。此外,AML衍生的外泌体诱导骨髓基质细胞中造血干细胞支持因子（例如CXCL12,KITL和IGF1）的广泛下调,并降低其正常造血的能力。有研究发现,慢性髓系白血病（CML）患者的外泌体含有双调蛋白,从而激活基质细胞中的表皮生长因子受体（epidermalgrowthfactorreceptor,EGFR）信号,EGFR信号传导增加骨髓原代基质细胞中SNAIL-mRNA及其靶标MMP9和IL-8的表达,最终支持白血病细胞的生长和侵袭[16]。

基质细胞可产生有利于白血病细胞增殖和抑制正常造血的外泌体。Javidi-Sharifi等[17]发现骨髓基质细胞分泌的外泌体中含有成纤维细胞生长因子2(fibroblastgrowthfactor2,FGF2）,其保护白血病细胞免受酪氨酸激酶抑制剂的影响。该研究证明了来自白血病微环境的保护性信号可导致白血病细胞耐药和疾病复发。

外泌体和血液肿瘤免疫微环境的其他细胞

血管生成是肿瘤发展中必不可少的因素之一。血管生成因子产生过多使之与抑制因子失衡,导致内皮细胞激活,从而产生新生血管。有研究发现,外泌体可作用于内皮细胞影响血管生成。

有研究发现,在原代CLL细胞和小鼠白血病模型中,外泌体被内皮细胞和间充质干细胞识别,并将外泌体源的蛋白质和miRNA转移到靶细胞中诱导炎性反应,其类似于癌相关成纤维细胞,能够促进白血病细胞的生存。因此,外泌体诱导基质细胞向癌相关成纤维细胞转化,基质细胞又能促进炎症细胞因子的增殖、迁移和分泌,从而提供利于CLL细胞生存的微环境[18]。

Fang等[19]研究发现,在急性早幼细胞白血病细胞（APL）来源的NB4细胞所释放的外泌体中,含有PML-RARA转录产物,能被内皮细胞摄取,使内皮细胞更具组织因子（tissuefactor,TF）阳性和促凝血作用。而经全反式维甲酸处理后的NB4细胞衍生的外泌体发生了很大变化,全反式维甲酸增加了NB4细胞及其外泌体中的IL-8mRNA和蛋白质含量,同时降低血管内皮生长因子（vascularendothelialgrowthfactor,VEGF）和TF的水平。这些变化指出了接受靶向治疗的肿瘤细胞释放的外泌体相关血管生成特征和活性变化的重要性。

外泌体在血液肿瘤中的应用进展

在血液肿瘤的诊断治疗中,外泌体显示出良好的应用前景。目前,外泌体在液体活检、免疫治疗、药物递送等方面有着很好的发展潜力,这为血液肿瘤的诊断治疗提供了新的方向[20]。

在液体活检方面的应用

液体活检作为一项新型检验手段,具有非侵入、动态、可重复、风险低等特点,可用于观察肿瘤进展、治疗效果（包括复发后治疗）及评估肿瘤转移风险,显示出极好的临床应用前景[21]。

在MM中,Qin等[22]研究显示,miR-137在MM细胞系中的过表达可增强其对硼替佐米和表柔比星的敏感度,而且miR-137的过表达可以通过影响细胞凋亡和DNA损伤的途径来降低耐药性。因此,miR-137或许可以成为预测治疗效果的依据。Manier等[23]将156名新诊断MM患者分离循环外泌体miRNA并进行RNA测序分析,然后对这156个样品进行定量逆转录聚合酶链反应（qRT-PCR）阵列。该研究结果表明,来自循环外泌体的2个miRNA,let-7b和miR-18a可以独立预测新诊断MM患者的无进展生存期（PFS）和总生存期（OS）。

在白血病中,已有大量研究表明外泌体可以作为白血病患者的新诊断和治疗生物标志物[24]。上文（外泌体对NK细胞的作用中）已提到,在外泌体中,TGF-β1含量的变化可能反映AML患者对化疗的反应。Barrera-Ramirez等[25]也发现,在AML中,miR-26a-5p和miR-101-3p显著增加,而miR-23b-5p,miR-339-3p和miR-425-5p则显著下降,这或许可作为液体活检的指标之一。

在淋巴瘤中,曹迪等[26]用PCR法检测了56例弥漫大B细胞淋巴瘤（DLBCL）患者与56例健康对照者miR-451a表达水平,结果发现,DLBCL患者相对于对照组血清外泌体miR-451a水平下降,且血清外泌体miR-451a水平变化与疗效相关。这表明,血清外泌体miR-451a水平动态监测有助于DLBCL化疗过程中的疗效判断。此外,DLBCL患者和健康供者之间外泌体miR-146a的表达水平有显著差异[27],R-CHOP方案治疗后难治/复发患者与对R-CHOP方案敏感的DLBCL患者miR-155表达水平比较有显著差异[28]。

综上所述,外泌体可以作为液体活检的指标之一,为肿瘤的发现、评估与治疗提供依据。

在免疫疗法方面的应用

免疫疗法,包括免疫检查点抑制剂,已经彻底改变了肿瘤的治疗方式。通过重新激活患者的免疫系统,免疫疗法能够利用身体自身的免疫细胞,特别是CD8+T细胞,来发挥有效的抗肿瘤反应[29]。外泌体作为免疫环节中的重要一环,能否发挥出类似于疫苗的作用,成为人们研究的关键。

上文中（外泌体对T细胞的影响）已提到,树突状细胞作为抗原呈递细胞,能够激活抗原-特异性T细胞引起特异性免疫反应。Huang等[13]的研究结果也已证明,树突状细胞所携带的外泌体比肿瘤细胞来源的外泌体引起的免疫效果更强。Chen等[30]的研究表明,DLBCL细胞分泌的外泌体很容易被树突状细胞和淋巴瘤细胞捕获,并且作为免疫抑制介质诱导T细胞中的细胞凋亡和PD-1的上调。树突状细胞接受肿瘤细胞产生的外泌体刺激后,可以刺激T细胞的克隆扩增,增加IL-6和TNFα的分泌,并减少免疫抑制细胞因子IL-4和IL-10的产生。

此外,Cocozza等[31]研究发现,在T细胞淋巴瘤中,用环磷酰胺处理肿瘤细胞可以增强敏感细胞系中外泌体分泌而不改变其抗肿瘤特性,因此可用于未来癌症疫苗的设计。

在脂质体递送系统方面的应用

外泌体在介导细胞间通讯和信息传递方面发挥着关键作用。它们独特的生物相容性、高稳定性和可调节的靶向性可使外泌体成为癌症治疗中药物传递的有效工具[32]。

最近有研究表明,与其他递送系统相比,外泌体可以极大的增加多柔比星的负载效率并显著降低对主要器官系统的不利影响,尤其是心脏,这表明,通过外泌体递送药物可以减轻化疗的副作用[33]。

虽然外泌体在治疗药物传递中的应用仍处于起步阶段,但作为一种高效而稳定的药物传递系统,可为血液肿瘤在化疗方案的优化方面带来新的突破。

结语

目前,外泌体在血液肿瘤免疫微环境的细胞通讯过程中发挥的重要作用已被公认,外泌体广泛参与到血液肿瘤细胞增殖、凋亡和自噬、调节骨髓微环境、促进血管生成以及抑制骨髓造血等活动中。这种全新的细胞-细胞通信模式的机制提供了进一步改善血液肿瘤诊断和抗癌治疗的工具。在癌症诊断、液体活检、免疫疗法领域,外泌体都有着很好的发展潜力,但要达到使其在临床上发挥作用的程度,还需要很多的努力。目前,对外泌体的生物起源、摄取和分泌,以及其对受体细胞靶向调控的机制等问题尚未十分清楚,有待于进一步探索,这方面的基础研究对血液肿瘤诊断、液体活检的应用将产生决定性作用;此外,外泌体作为呈递系统发挥作用,如何制备用于治疗的外泌体以及怎样精准呈递的问题显得尤为重要,等待进一步解决。虽然目前对外泌体的研究还有很多未知的领域,但是外泌体在血液肿瘤领域的应用前景无疑是广阔的。

参考文献：

[16]张娟娟,李瑞玮,贺继刚,等.白血病细胞源外泌体的作用研究进展.中国病理生理杂志,2017,33(12):2287-2292.

[18]李川,刘卓刚,胡荣.外泌体在白血病中的研究进展.现代肿瘤医学,2018,26(12):1946-1950.

[26]曹迪,蒋昱,冯钰,等.血清外泌体miR-451a在弥漫大B细胞淋巴瘤治疗监测中的意义.四川大学学报(医学版),2018,49(3):399-403.

胡洋,夏冰,张翼鷟.外泌体在血液肿瘤免疫微环境中的作用研究进展[J].中国实验血液学杂志,2020,28(06):2084-2088.