肿瘤细胞来源的外泌体与恶性肿瘤的进展及化疗_刘长红
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［25］
． 外泌体不仅参与物质运输 ， 而且在
细胞 细胞之 间 或 是 细 胞 内 的 通 信 中 发 挥 重 要 作 ， 如介导肿瘤细胞抗原的转移 ， 树突状细胞的 ． 外泌体的信息交流机制［1］ 主要包括 ： 1 ） 活化
［26］
． Ｒab 蛋白作为真核生物细胞囊
泡运输分子开关， 可通过其上游的调节蛋白和下游 调节生 的效应蛋白调控细胞内囊泡的形成和运输 ， 物体内各种蛋白在细胞内外的运输和分配 用
*
Corresponding author
Tel： 073182355401 ；
Email： wuminghua554@ aliyun． com
第6 期
刘长红等： 肿瘤细胞来源的外泌体与恶性肿瘤的进展及化疗
［6 ］
527
瘤细胞来源的外泌体 （ tumor cells derived exosome ， Texo ） 由于它本身的特性和功能特点， 已成为肿瘤领 域的研究热点． 外泌体可通过改变肿瘤的微环境， 释 放自身携带的细胞因子等多种方式促进肿瘤的发 生、 增殖、 迁移、 使肿瘤产生抗性， 给肿瘤的治疗带来 障碍．
外泌体 （ exosome ） 是一种存在于细胞外的多囊 泡体， 可通过细胞内吞泡膜向内凹陷形成多泡内涵
［1 ］ 体， 内涵体与细胞膜融合后释放其中的小囊泡 ． 包含 ＲNA、 蛋白质、 外泌体的直径为 40 ～ 110 nm，
前， 在多种类型的细胞中均发现外泌体的存在 ， 而肿
1226 ； 接受日期： 20140210 收稿日期： 2013国家自然科学基金项目（ No． 81272297 ） 资助
1
1. 1
外泌体的概述
外泌体的成分与提取 目前， 在多种类型细胞中均能分离获得外泌体 ，
presenting cell，APC ） 、 如抗原提呈细胞 （ antigen树 （ dendritic cells ， DC ） 、 B 、 T 、 突状细胞 细胞 细胞 肥
Table 1 Source DC APC T cell Intestinal epithelial cells Neuron Tumor
1． 2 1. 2. 1
外泌体的功能 外泌体是 具有 功能 活 性 的 微 囊泡 外泌体
用． Ｒab27 以 GTP 结合的活化形式结合到囊泡上， Slp4 通过其 N 端与 Ｒab27 结合， 然后 Slp4 作为桥梁 将多囊泡胞内体连接到细胞膜上， 随后与细胞膜相 融 合， 将内部的囊泡释放到细胞外形成外泌 体
［18 ］ ［17 ］
外泌体通过 自 身 的 膜 蛋 白 与 靶 细 胞 识 别 并 融 合 ； 2 ） 外泌 体 所 含 的 脂 质 运 输 到 受 体 细 胞 后 可 通 过 Notch 信号途径促进细胞的凋亡 ； 3 ） 外泌体来源的 转录因子受体参与调节受体细胞的转录 ； 4 ） 外泌 体 来 源 的 microＲNA 可 与 沉 默 复 合 体 （ ＲNA induced silencing complex ，ＲISC ） 结 合 参 与 受 体 细 胞转录后调节 （ Fig． 2 ） ．
Exosomes from different source have different components Unique ingredients Toll like receptor（ TLＲ） 4 ，TLＲ9 ，MyD88 CD54 ，CD80 ， CD86 ，et al CD3 Membrane proteins A33L12 Glutamate receptor MHC，heat shock protein，CD81 ，MAＲTl，lactadherin，TGFβ，survivin，soluble adhesion molecule L1 ，et al Ｒeferences ［ 8］ ［ 9］ ［ 10］ ［ 11］ ［ 12］ ［ 13］
［24］
体能选择性包装编码或者非编码 ＲNA， 以此改变基 因在受体细胞中的表达 ． Exosome 的分泌可受多 种分子调节， 尤其是 Ｒab 家族分子． Ｒab 家族蛋白 是小 G 蛋白最大的家族， 不同 Ｒab 家族蛋白定位在 特定的细胞膜上
［16 ］
突出 ， 尤其是 外 泌 体 调 节 的 物 质 运 输 越 来 越 受 到 人们的关注 用
［20 ， 21 ］
是 一 种 具 有 生 物 活 性 的 囊 泡， 其活性成分包括 mＲNA、 microＲNA、 蛋 白 质 和 脂 质． 外 泌 体 中 的 mＲNA 进入细胞质后被翻译成蛋白质， microＲNA 可 定向调节 mＲNA 的功能， 外泌体通过释放内容物影 响远端细胞和受体细胞的生长状况， 如外泌体的穿 梭 ＲNA （ exosomal shuttle ＲNA ） 可潜在地影响受体 细胞蛋白质的产量
2）
of Ministry of Education； Key Laboratory of Carcinogenesis of Ministry of Health Center，Changsha 410078 ，China； Center for Skull Base Surgery and Neurooncology of Hunan Province，Changsha 410078 ，China）
ISSN 10077626 CN 113870 / Q
中国生物化学与分子生物学报 http： / / cjbmb． bjmu． edu． cn Chinese Journal of Biochemistry and Molecular Biology
2014 年 6 月 30 （ 6 ） ： 526 ～ 532
［14 ］
Ｒab35 能 与 具 有 TBC1 ． 另 有 报 道［22］ 证 实，
C 相互作用来调节 结构域的 GTP 酶活化蛋白 10A外泌体的分泌． 1. 2. 2 输
［23］
外泌 体 是 一 个 新 的 信 息 传 递 载 体
细胞
， 神经胶质瘤细胞来源的外泌
［15 ］
与外 界 环 境 的 物 质 交 换 除 了 主 动 运 输 、 被动运 ， 还存在其它的分子机制 ， 其中膜泡运输尤为
联系人
Tel： 073182355401 ； Email： wuminghua554@ aliyun． com
Ｒeceived： December 26 ， 2013 ； Accepted： February 10 ， 2014 Supported by National Natural Science Foundation of China （ No． 81272297 ）
． 其
Ｒab27 在 癌 症 的 发 生 和 肿 瘤 的 生 长 中 发 挥 作 中， ， Ｒab27 能促进多囊泡胞内体靶向细胞周边的 定位， 从而影响外泌体的分泌， 突触结合蛋白样蛋白 4 家 族 （ synaptotagminlike proteins 4 ， Slp4 ） 作 为 Ｒab27 的效 应 蛋 白
· · 综述
DOI： 10． 13865 / j． cnki． cjbmb． 2014． 06． 002
肿瘤细胞来源的外泌体与恶性肿瘤的进展及化疗
刘长红
(
1) 2)
2） 1） ，
2） * ， 武明花1 ） ， ， 李桂源1 ）
源自文库
卫生部癌变原理重点实验室， 教育部癌变与侵袭原理重点实验室， 长沙 410078 ; 中南大学肿瘤研究所， 湖南省颅底外科与神经肿瘤临床医疗技术研究中心， 长沙 410078 )
Tumor Cellsderived Exosome on Tumor Malignant Progression and Chemotherapy
2） * LIU ChangHong1） ，2） ，WU MingHua1） ， ，LI GuiYuan1）
（
1）
Cancer Ｒesearch Institute，Central South University； Key Laboratory of Carcinogenesis and Cancer Invasion
Abstract Exosomes are nano scale vesicles secreted by cells． Exosomes existed in body fluids，such as blood，saliva， urine and cerebrospinal fluid． As an important signaling mediator of cell communication ， many exosome constituents serve as regulators with different biological activities or functions． So far ， exosomes have been found in various types of cells，including tumor cells． Exosomes can participate in tumor cell proliferation， vascularization and immune tolerance by affecting cell microenvironment． Exosomes may also facilitate tumor chemoresistance by mediating EMT and increasing intracellular drug expulsion． Specific component of the tumor cellsderived exosomes can be used in diagnosing diseases， as well as providing new means for individualized cancer treatments． Key words exosomes； chemoresistance ； microenvironment； microＲNA； immune tolerance
*
microＲNA、 DNA 片段等多种成分， 在血液、 唾液、 尿 ． 外泌 液、 脑脊液和母乳等多种体液中均有分布 30 ， 体从发现至今已经有 多年的历史 最初被认为是
［4 ］ “垃圾” ． 此后发现， 细胞的 外泌体是具有功能活 ［5 ］ 性并可进 行 细 胞 间 信 息 传 递 的 分 泌 微 囊 泡 ． 目 ［2 ， 3 ］
摘要
外泌体是细胞分泌的一种纳米级囊泡结构， 在血液、 唾液、 尿液等多种体液中均有分布． 作为 ， 一类重要的细胞间通信分子 外泌体含有多种具有生物活性的成分， 可通过多种方式在人体中发挥 调节作用． 目前在多种类型的细胞中均发现外泌体的存在， 而肿瘤细胞来源的外泌体由于其本身的 特性和功能特点， 可通过微环境介导肿瘤细胞的增生、 血管形成和免疫耐受， 并 可 通 过 介 导 上皮间 mesenchymal transition ，EMT) 和 胞 内药 物 排斥反 应 等增 加 肿 瘤 细胞 的化疗 抵抗 质转化( epithelial能力． 同时， 因其含有肿瘤细胞所分泌的特异性成分， 因而可通过对外泌体中相关分子改变的检测， 对疾病进行诊断和监测， 并可为临床个体化用药提供新思路． 关键词 外泌体; 化疗抵抗; 肿瘤微环境; miＲNA; 免疫耐受 中图分类号 Q1 ； Q3 ； Q75 ； Ｒ73
大细胞、 肠上皮细胞及肿瘤细胞等 ． 外泌体含有 两类蛋白质成分： （ 1 ） 细胞内普遍存在的蛋白 / 肌动 Annexin、 Ｒab 蛋白以及某些信号转 蛋白、 微管蛋白、 导分子， 其中最丰富的蛋白质成分之一是四次跨膜 蛋白（ tetraspanins，TS） 家族； （ 2 ） 与细胞特殊功能有 关的蛋白质． 外泌体蛋白质成分随来源细胞的不同 而存在差异（ Table 1 ） ， 肿瘤来源的外泌体成分具有 外泌体的提取广泛采用的是 独特性 （ Fig． 1 ） ． 目前， 超速离心法， 通过逐步去除细胞、 细胞碎片等， 在高 达 100 000 g 离心力时获得富含外泌体的沉积物 ， 也 可通过蔗糖梯度离心法对混杂的物质如蛋白质聚集 ［7 ］ 物或细胞凋亡碎片等进一步纯化 ．
． 外泌体不仅参与物质运输 ， 而且在
细胞 细胞之 间 或 是 细 胞 内 的 通 信 中 发 挥 重 要 作 ， 如介导肿瘤细胞抗原的转移 ， 树突状细胞的 ． 外泌体的信息交流机制［1］ 主要包括 ： 1 ） 活化
［26］
． Ｒab 蛋白作为真核生物细胞囊
泡运输分子开关， 可通过其上游的调节蛋白和下游 调节生 的效应蛋白调控细胞内囊泡的形成和运输 ， 物体内各种蛋白在细胞内外的运输和分配 用
*
Corresponding author
Tel： 073182355401 ；
Email： wuminghua554@ aliyun． com
第6 期
刘长红等： 肿瘤细胞来源的外泌体与恶性肿瘤的进展及化疗
［6 ］
527
瘤细胞来源的外泌体 （ tumor cells derived exosome ， Texo ） 由于它本身的特性和功能特点， 已成为肿瘤领 域的研究热点． 外泌体可通过改变肿瘤的微环境， 释 放自身携带的细胞因子等多种方式促进肿瘤的发 生、 增殖、 迁移、 使肿瘤产生抗性， 给肿瘤的治疗带来 障碍．
外泌体 （ exosome ） 是一种存在于细胞外的多囊 泡体， 可通过细胞内吞泡膜向内凹陷形成多泡内涵
［1 ］ 体， 内涵体与细胞膜融合后释放其中的小囊泡 ． 包含 ＲNA、 蛋白质、 外泌体的直径为 40 ～ 110 nm，
前， 在多种类型的细胞中均发现外泌体的存在 ， 而肿
1226 ； 接受日期： 20140210 收稿日期： 2013国家自然科学基金项目（ No． 81272297 ） 资助
1
1. 1
外泌体的概述
外泌体的成分与提取 目前， 在多种类型细胞中均能分离获得外泌体 ，
presenting cell，APC ） 、 如抗原提呈细胞 （ antigen树 （ dendritic cells ， DC ） 、 B 、 T 、 突状细胞 细胞 细胞 肥
Table 1 Source DC APC T cell Intestinal epithelial cells Neuron Tumor
1． 2 1. 2. 1
外泌体的功能 外泌体是 具有 功能 活 性 的 微 囊泡 外泌体
用． Ｒab27 以 GTP 结合的活化形式结合到囊泡上， Slp4 通过其 N 端与 Ｒab27 结合， 然后 Slp4 作为桥梁 将多囊泡胞内体连接到细胞膜上， 随后与细胞膜相 融 合， 将内部的囊泡释放到细胞外形成外泌 体
［18 ］ ［17 ］
外泌体通过 自 身 的 膜 蛋 白 与 靶 细 胞 识 别 并 融 合 ； 2 ） 外泌 体 所 含 的 脂 质 运 输 到 受 体 细 胞 后 可 通 过 Notch 信号途径促进细胞的凋亡 ； 3 ） 外泌体来源的 转录因子受体参与调节受体细胞的转录 ； 4 ） 外泌 体 来 源 的 microＲNA 可 与 沉 默 复 合 体 （ ＲNA induced silencing complex ，ＲISC ） 结 合 参 与 受 体 细 胞转录后调节 （ Fig． 2 ） ．
Exosomes from different source have different components Unique ingredients Toll like receptor（ TLＲ） 4 ，TLＲ9 ，MyD88 CD54 ，CD80 ， CD86 ，et al CD3 Membrane proteins A33L12 Glutamate receptor MHC，heat shock protein，CD81 ，MAＲTl，lactadherin，TGFβ，survivin，soluble adhesion molecule L1 ，et al Ｒeferences ［ 8］ ［ 9］ ［ 10］ ［ 11］ ［ 12］ ［ 13］
［24］
体能选择性包装编码或者非编码 ＲNA， 以此改变基 因在受体细胞中的表达 ． Exosome 的分泌可受多 种分子调节， 尤其是 Ｒab 家族分子． Ｒab 家族蛋白 是小 G 蛋白最大的家族， 不同 Ｒab 家族蛋白定位在 特定的细胞膜上
［16 ］
突出 ， 尤其是 外 泌 体 调 节 的 物 质 运 输 越 来 越 受 到 人们的关注 用
［20 ， 21 ］
是 一 种 具 有 生 物 活 性 的 囊 泡， 其活性成分包括 mＲNA、 microＲNA、 蛋 白 质 和 脂 质． 外 泌 体 中 的 mＲNA 进入细胞质后被翻译成蛋白质， microＲNA 可 定向调节 mＲNA 的功能， 外泌体通过释放内容物影 响远端细胞和受体细胞的生长状况， 如外泌体的穿 梭 ＲNA （ exosomal shuttle ＲNA ） 可潜在地影响受体 细胞蛋白质的产量
2）
of Ministry of Education； Key Laboratory of Carcinogenesis of Ministry of Health Center，Changsha 410078 ，China； Center for Skull Base Surgery and Neurooncology of Hunan Province，Changsha 410078 ，China）
ISSN 10077626 CN 113870 / Q
中国生物化学与分子生物学报 http： / / cjbmb． bjmu． edu． cn Chinese Journal of Biochemistry and Molecular Biology
2014 年 6 月 30 （ 6 ） ： 526 ～ 532
［14 ］
Ｒab35 能 与 具 有 TBC1 ． 另 有 报 道［22］ 证 实，
C 相互作用来调节 结构域的 GTP 酶活化蛋白 10A外泌体的分泌． 1. 2. 2 输
［23］
外泌 体 是 一 个 新 的 信 息 传 递 载 体
细胞
， 神经胶质瘤细胞来源的外泌
［15 ］
与外 界 环 境 的 物 质 交 换 除 了 主 动 运 输 、 被动运 ， 还存在其它的分子机制 ， 其中膜泡运输尤为
联系人
Tel： 073182355401 ； Email： wuminghua554@ aliyun． com
Ｒeceived： December 26 ， 2013 ； Accepted： February 10 ， 2014 Supported by National Natural Science Foundation of China （ No． 81272297 ）
． 其
Ｒab27 在 癌 症 的 发 生 和 肿 瘤 的 生 长 中 发 挥 作 中， ， Ｒab27 能促进多囊泡胞内体靶向细胞周边的 定位， 从而影响外泌体的分泌， 突触结合蛋白样蛋白 4 家 族 （ synaptotagminlike proteins 4 ， Slp4 ） 作 为 Ｒab27 的效 应 蛋 白
· · 综述
DOI： 10． 13865 / j． cnki． cjbmb． 2014． 06． 002
肿瘤细胞来源的外泌体与恶性肿瘤的进展及化疗
刘长红
(
1) 2)
2） 1） ，
2） * ， 武明花1 ） ， ， 李桂源1 ）
源自文库
卫生部癌变原理重点实验室， 教育部癌变与侵袭原理重点实验室， 长沙 410078 ; 中南大学肿瘤研究所， 湖南省颅底外科与神经肿瘤临床医疗技术研究中心， 长沙 410078 )
Tumor Cellsderived Exosome on Tumor Malignant Progression and Chemotherapy
2） * LIU ChangHong1） ，2） ，WU MingHua1） ， ，LI GuiYuan1）
（
1）
Cancer Ｒesearch Institute，Central South University； Key Laboratory of Carcinogenesis and Cancer Invasion
Abstract Exosomes are nano scale vesicles secreted by cells． Exosomes existed in body fluids，such as blood，saliva， urine and cerebrospinal fluid． As an important signaling mediator of cell communication ， many exosome constituents serve as regulators with different biological activities or functions． So far ， exosomes have been found in various types of cells，including tumor cells． Exosomes can participate in tumor cell proliferation， vascularization and immune tolerance by affecting cell microenvironment． Exosomes may also facilitate tumor chemoresistance by mediating EMT and increasing intracellular drug expulsion． Specific component of the tumor cellsderived exosomes can be used in diagnosing diseases， as well as providing new means for individualized cancer treatments． Key words exosomes； chemoresistance ； microenvironment； microＲNA； immune tolerance
*
microＲNA、 DNA 片段等多种成分， 在血液、 唾液、 尿 ． 外泌 液、 脑脊液和母乳等多种体液中均有分布 30 ， 体从发现至今已经有 多年的历史 最初被认为是
［4 ］ “垃圾” ． 此后发现， 细胞的 外泌体是具有功能活 ［5 ］ 性并可进 行 细 胞 间 信 息 传 递 的 分 泌 微 囊 泡 ． 目 ［2 ， 3 ］
摘要
外泌体是细胞分泌的一种纳米级囊泡结构， 在血液、 唾液、 尿液等多种体液中均有分布． 作为 ， 一类重要的细胞间通信分子 外泌体含有多种具有生物活性的成分， 可通过多种方式在人体中发挥 调节作用． 目前在多种类型的细胞中均发现外泌体的存在， 而肿瘤细胞来源的外泌体由于其本身的 特性和功能特点， 可通过微环境介导肿瘤细胞的增生、 血管形成和免疫耐受， 并 可 通 过 介 导 上皮间 mesenchymal transition ，EMT) 和 胞 内药 物 排斥反 应 等增 加 肿 瘤 细胞 的化疗 抵抗 质转化( epithelial能力． 同时， 因其含有肿瘤细胞所分泌的特异性成分， 因而可通过对外泌体中相关分子改变的检测， 对疾病进行诊断和监测， 并可为临床个体化用药提供新思路． 关键词 外泌体; 化疗抵抗; 肿瘤微环境; miＲNA; 免疫耐受 中图分类号 Q1 ； Q3 ； Q75 ； Ｒ73
大细胞、 肠上皮细胞及肿瘤细胞等 ． 外泌体含有 两类蛋白质成分： （ 1 ） 细胞内普遍存在的蛋白 / 肌动 Annexin、 Ｒab 蛋白以及某些信号转 蛋白、 微管蛋白、 导分子， 其中最丰富的蛋白质成分之一是四次跨膜 蛋白（ tetraspanins，TS） 家族； （ 2 ） 与细胞特殊功能有 关的蛋白质． 外泌体蛋白质成分随来源细胞的不同 而存在差异（ Table 1 ） ， 肿瘤来源的外泌体成分具有 外泌体的提取广泛采用的是 独特性 （ Fig． 1 ） ． 目前， 超速离心法， 通过逐步去除细胞、 细胞碎片等， 在高 达 100 000 g 离心力时获得富含外泌体的沉积物 ， 也 可通过蔗糖梯度离心法对混杂的物质如蛋白质聚集 ［7 ］ 物或细胞凋亡碎片等进一步纯化 ．