外泌体与癌症

外泌体是直径为30-140 nm的细胞外囊泡(EVs)。它们是功能性物质(如蛋白质、非编码RNA、mRNA和脂质)的载体。它们在细胞中充当信使,并且具有改变受体细胞生物学活性的功能。外泌体作为保留了与亲代细胞相似的酶促活性的小囊泡,它们经历萌芽并形成多囊泡(MVBs),与质膜(PM)融合,并最终释放到细胞外,同时,外泌体也可以通过细胞内的内吞作用被内化,其内含物被转运至目标细胞,从而改变细胞的生物学功能。

腔内囊泡

外泌体相当于多囊体的腔内囊泡(Edgar J.R,2016)

外泌体与癌症

与正常细胞相比,癌细胞会产生并分泌更多的蛋白质、核酸和脂质,这些物质需要依赖外泌体作为载体进行细胞间转运,这导致大量与肿瘤相关的外泌体产生。肿瘤相关外泌体的直径通常为30-100nm,并且肿瘤外泌体是肿瘤微环境的重要介体。外泌体在癌症的发生和发展中起着重要作用,它指导了肿瘤微环境中不同类型细胞之间的相互作用。因此,它是癌细胞转移和侵袭过程中一个重要的细胞间通讯信号信使。

外泌体与肿瘤微环境

外泌体在肿瘤发展过程中发挥着促进肿瘤增殖和改变肿瘤微环境的作用。肿瘤相关外泌体在促进肿瘤增殖的过程中,外泌体中所含的生物大分子物质受到脂质双分子层的保护。因此,它们可以免受酶解或其他物质的影响。肿瘤外泌体与受体结合后可以改变受体细胞的功能和表型,进而影响非肿瘤细胞并为肿瘤细胞创造良好的肿瘤微环境。除了促进肿瘤细胞增殖外,肿瘤相关外泌体还可以改变肿瘤的微环境,主要表现为诱导血管的形成,为肿瘤细胞的生长提供营养和清除废物,促进癌症的转移和侵袭。

外泌体与癌症转移

肿瘤细胞的转移涉及多个步骤,包括肿瘤细胞与原发器官的分离、基底膜的侵袭和迁移、血流的扩散到适应定殖于继发器官等过程。在肿瘤细胞迁移过程中,外泌体起着积极的介导作用,这主要体现在外泌体可以将肿瘤细胞中关键的核酸大分子转移至正常细胞,从而诱导其侵袭能力。同时,当衍生的外泌体被受体吸收后,它们可以改变受体的表型,从而为肿瘤细胞的侵袭和转移创造良好的转移前生态位,并完成侵袭,渗透到血管后,外泌体可以调节肿瘤细胞的外部环境并促进肿瘤细胞到达殖民目的地。

基于外泌体的癌症治疗策略

外泌体可以作为癌症治疗干预的中介,主要体现在肿瘤源性外泌体的释放以控制癌症的进展,外泌体的天然分子结构和特殊的生物学功能可以作为天然传递药物载体。在抑制肿瘤源性外泌体释放的过程中,发现靶向Rab蛋白可以有效地抑制外泌体的释放,同时可以利用网格蛋白介导的内吞作用和吞噬作用来阻断外泌体的摄取途径,进而阻断了肿瘤相关外泌体改变肿瘤的微环境和受体表型的变化,从而抑制癌症发展。在使用外泌体作为癌症治疗的天然载体方面,外泌体的天然结构(例如其独特的膜蛋白和脂质)可以帮助外泌体与特定受体结合,从而提高药物传递效率。研究表明,阿霉素(Dox)在外泌体中的电穿孔及其在乳腺癌细胞系中的应用,可以发现工程改造的外泌体可以特异性地将Dox传递至肿瘤组织,从而抑制肿瘤的生长,最终达到治疗癌症的目的。

外泌体在癌症治疗中的挑战

外泌体在癌症治疗中确实具有很大的优势,主要是因为它们可以增加药物传递的靶向性并具有更高的传递效率。但是,外泌体的分离和纯化要求相对较高,非外泌体EVs的存在将大大降低癌症治疗的效率。因此,建立标准和快速的外泌体分离技术是目前在癌症治疗领域面临的挑战。同时,在治疗癌症时应注意外泌体的细胞来源,以避免影响可能促进癌症进展的肿瘤外泌体的传递特性。因此,外泌体的准确表征在癌症治疗领域中也是一个挑战。

参考文献
1. Edgar, J.R. Q&A: What are exosomes, exactly? BMC Biology, 2016.
2. Henderson Meredith, Azorsa David. The Genomic and Proteomic Content of Cancer Cell-Derived Exosomes. Frontiers in Oncology, 2012.

相关服务

外泌体蛋白质组学
外泌体非靶向代谢组学
外泌体脂质组学服务

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