外泌体是一种由细胞分泌，大小为30～100nm的小囊泡，其内含有脂质、蛋白质、mRNA、miRNA等生物活性物质，可通过与靶细胞受体结合或水平传递生物活性物质而发挥生物学功能。近年研究发现外泌体中包含的蛋白质、核酸等生物活性物质，在肿瘤发生、发展、侵袭和转移中具有重要作用，在中枢神经系统疾病，特别是在脑胶质瘤发病机制、诊断、治疗及预后预测方面的研究，已成为外泌体研究热点。
1.外泌体的生物学特性
JOHNSTONE等1983年在研究未成熟红细胞向成熟红细胞转化时，从羊红细胞上清液中分离到一种小囊泡，该囊泡为脂质双层结构，外形呈圆形或杯状，最初认为是用来排出细胞内多余的转铁蛋白受体，并命名为外泌体。2007年RAPOSO等通过研究第1次分离提纯外泌体中的遗传物质（包括mRNA及miRNA等），并证明外泌体被体内细胞摄取后，其内遗传物质可以发挥生物学活性。外泌体的形成始于细胞内陷出芽形成的早期胞内体，随后在内吞体转运复合体及一些相关蛋白的调控下，早期胞内体逐渐成熟为晚期胞内体，然后再次向内出芽并脱落形成内囊泡，多个腔内小囊泡构成多泡体，多泡体在GTPase家族RAB酶调节下，与细胞膜融合向外界分泌腔内囊泡，腔内囊泡即为外泌体。
体内细胞释放外泌体进入外环境后，相距较近的可直接被受体细胞吸收，相距较远的由旁分泌途径吸收，另一部分在体内循环，通过内分泌途径被吸收。外泌体可发挥细胞间信息传递作用：①在细胞之间传递受体。②与细胞表面配体结合直接刺激靶细胞。③通过其内的mRNA、miRNA等遗传物质向靶细胞传递信息。④向靶细胞传递功能蛋白或物质。目前为止，在外泌体中已发现约4万种蛋白质，3000种RNA，2800种miRNA及1000种脂类结构。2007年，VALADI等首次证明外泌体中RNA及miRNA的存在，THAKUR等发现外泌体含有稳定的双链DNA结构，指出其可能成为诊断癌症的生物标志物。
2.外泌体的临床应用
目前，外泌体的临床应用研究主要集中于外泌体作为生物标记物及在药物载体方面的应用。外泌体内容物与来源细胞一样，并能反映来源细胞的生理与病理状态。另外，外泌体作为生物标记物具有以下特点：标本易得，检测方便，变化较早与伤害较小。因尿液标本较容易获取，所以目前关于生物标记物的研究大多集中于尿液来源的外泌体。研究发现：急性肾损伤病人尿液来源外泌体的胎球蛋白A含量较正常人群高出50多倍，且比检测尿中肌苷酸更灵敏。
外泌体作为生物标记物具有较多优势，但仍有几点需要注意：①外泌体内容物含量较少，需要对有效内容物进行富集。②外泌体分离和纯化是目前研究的关键。外泌体是一种天然脂质体，被认为是最理想的药物载体：①外泌体为自身物质，能逃避宿主免疫系统，能被靶细胞特异性吸收。②可负载大部分生物活性物质。③在体内半衰期较长，药物亦可在体内保持一个较长的半衰期从而能够提高疗效。④可与靶细胞膜融合将物质运送至靶细胞。⑤外泌体自身具有定向归巢能力。⑥外泌体能进行膜修饰，从而增强细胞特异性靶向作用。
3.外泌体在脑胶质瘤研究中的作用
3.1增强脑胶质瘤抗凋亡能力
肿瘤细胞分泌的外泌体，不仅可通过肿瘤细胞表面抗原诱导机体产生抗肿瘤免疫反应，还可通过诱导机体产生免疫耐受、免疫抑制、转移促瘤生长的蛋白及核酸等方面，促进肿瘤发生、发展。WELTON等在研究脑胶质瘤细胞时发现，从肿瘤细胞上清液中分离出的特异蛋白质及遗传物质，可被邻近正常细胞摄取，并可表达促血管新生蛋白，促进肿瘤生长及侵袭，导致肿瘤免疫逃逸。另有研究发现：正常表达PTEN的肿瘤细胞在脑部定植时，其PTEN表达会降低，当从脑部重新分离出来后，其PTEN表达水平会恢复到之前水平。
进一步研究发现：肿瘤细胞转移到脑部后可被神经胶质细胞分泌的外泌体所改造，外泌体携带的miRNA-19a可靶向肿瘤细胞内的PTENmRNA从而影响肿瘤细胞内PTEN蛋白质表达水平，进而影响CCL2和NF-κB等信号通路，促进肿瘤细胞增殖，提升肿瘤细胞的抗凋亡能力，通过上述可能机制经神经胶质细胞诱导，肿瘤细胞适应并改造局部微环境，为其转移定植和形成转移灶提供环境基础，从而促进肿瘤脑转移。同样的机制在COSTA-SILVA等研究胰腺癌来源的外泌体时也得到证实。
3.2利于术前诊断及预后判断
外泌体中包含的蛋白质、miRNA等物质，可反映分泌细胞的生理、病理及功能状态。因脑组织周围广泛存在脑脊液，脑脊液成为收集外泌体的重要来源。2012年STREET等收集腹主动脉瘤病人脑脊液，并从中提取到外泌体，因当时所需的脑脊液量较大，从而限制了发展。随着外泌体研究深入，以及分离方法改进，现只需10ml脑脊液便可进行相关蛋白组学或核酸定量研究。此外，检测外泌体还具有无创、稳定、敏感性高等优点，使外泌体在脑胶质瘤研究有明显进展。
2014年MANTEROLA等收集30例确诊恶性胶质母细胞瘤病人及30例正常人血清外泌体，利用基因芯片技术筛选出表达差异最大的miR-574-3P、miR-320及RNU6-1，同时证实：单独RNU6-1或联合多个miRNA可特异性诊断恶性胶质母细胞瘤。研究同样证实：血清或脑脊液外泌体中的肿瘤特异RNA可作为神经系统肿瘤的生物标志物，用于监测疾病进展及预测预后。另外，脑血管内皮细胞、间充质干细胞等非肿瘤细胞分泌的外泌体，有望成为诊断及监测脑肿瘤预后的新方法。
3.3作为药物载体靶向治疗
中枢神经系统解剖结构特殊、复杂，常规药物很难穿透血-脑脊液屏障，不能够有效到达脑组织。外泌体为脂质小囊泡，能自由穿透血-脑脊液屏障，且由人体自体产生，具有逃避宿主免疫系统及半衰期长等优点，有望成为治疗中枢神经系统疾病的新手段。现阶段对于外泌体治疗疾病的应用有2种：①利用基因工程技术调解外泌体携带基因的表达。②利用物理方式直接把药物导入外泌体。ALVAREZ-ERVITI等通过静脉注射携带siRNA基因的外泌体，降低小鼠脑组织相应基因表达。
2011年ZHUANG等把姜黄素载入外泌体中，经鼻注射治疗自身免疫性脑炎动物模型，发现外泌体可以迅速通过嗅球到达脑组织，并被小胶质细胞摄取，发挥抗炎作用，而对照组单纯姜黄素及单纯外泌体给药并无明显疗效。2015年YANG等在研究斑马鱼脑肿瘤模型时，借助脑内皮细胞外泌体携带抗肿瘤药物，也证实外泌体可顺利通过血-脑脊液屏障发挥抗肿瘤效果。因此，外泌体可作为一种理想的新型给药载体，经静脉、鞘内或经鼻注射治疗中枢神经系统疾病。目前，利用携带高滴度抗原的凋亡细胞外泌体，治疗复发性恶性胶质瘤Ⅰ期临床试验正在进行。
4.展望
现阶段的研究仅为我们揭开外泌体在脑胶质瘤作用机制的面纱，但仍有许多问题亟待探索。在脑胶质瘤发生、发展的不同阶段，外泌体内容物是否会发生改变?是否能够找到外泌体的特异性靶点，阻断其促进脑胶质瘤的作用?脑胶质瘤发生离不开与微环境的相互作用，除脑胶质瘤细胞分泌的外泌体外，其他细胞来源的外泌体在脑胶质瘤发生、发展中是否也起到了一定作用?这些均有待于进一步研究。
来源：中国微侵袭神经外科杂志2017年2月第22卷第2期
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