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肿瘤细胞间的爱马仕(Hermes)——外泌体

你们以为我今天是要说这个吗?

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No No No,我们今天的主角是这位。

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这个一看就跑的比刘翔还快的家伙是希腊神话中的信使,也叫Hermes(赫尔墨斯)。而在肿瘤细胞间也有一种物质来传递信号,起着信使的作用,这个就是外泌体,也是如今研究肿瘤机制的一个热点领域。

基因突变或者基因组的不稳定修饰被现在被认为是肿瘤发生的根本特征,这些修饰导致异常或突变的蛋白的表达。然而,肿瘤细胞的抗原性特性可以通过先天和同源的免疫系统被感知,这种现象被称为免疫监视。不过肿瘤细胞也能通过一系列的手段来逃过免疫监视以保证自己的存活、增殖、扩散和侵袭。作为其中的一种生存机制,癌细胞利用纳米级别的膜外囊泡来调节多个不同细胞之间相互联系以改变肿瘤生存的微环境。这些从不同的细胞分泌的传达相关的免疫反应和信号传递的膜外囊泡被称为外泌体(exosomes,EXOs)和核外颗粒体(ECTO)。

外囊泡的生物合成

外泌体首次被发现在成熟的哺乳动物网织红细胞。当网织红细胞成为成熟红细胞时,外泌体被证明参与选择性去除多种质膜蛋白。外泌体中含有它们的起源细胞的各种分子成分,包括蛋白质和RNA,但是也有所不同。比如从红血细胞的外泌体含有转铁蛋白受体,而这个并不存在于成熟红细胞。在瑞典哥德堡大学的Jan Lotvall教授带领下,人们首次发现外泌体中载有mRNA和miRNA。

有生物活性的外泌体合成开始于多泡体与质膜的融合,然后释放腔内囊泡作为外泌体,从树突细胞产生的外泌体(DEXOs)包含能够激活自然杀伤细胞(NK Cell)的配体。负载DEXOs的肿瘤抗原能够激活的肿瘤抗原的特异CD8阳性标记癌细胞毒性的T淋巴细胞(CTLs),因此能在动物模型和人类临床试验中诱导抗肿瘤反应。

肿瘤方面的研究

外泌体可以从一个细胞经由膜囊泡运输转移分子到另一个,从而影响免疫系统,如树突细胞和B细胞,并可能在介导适应性免疫应答病原体和肿瘤发挥功能性作用。树突状细胞衍生的外泌体表达MHC I,MHC II类分子,和共刺激分子,并已被证明是能够诱导并增强体内抗原特异性T细胞应答。并且缺氧的肿瘤细胞分泌外泌体具有增强血管生成和转移潜能,提示肿瘤细胞通过外泌体来刺激血管生成或协助转移到更加有利的微环境来适应。此外,第一个以外泌体为基础的癌症疫苗平台也在早期临床试验探索中。

在尿液中也能检测到外泌体,它们可以作为诊断工具反馈前列腺癌的治疗效果。因为来源于肿瘤细胞外泌体可以显示出调节肌纤维细胞的分化程度,也有调查显示,外泌体释放增多也与卵巢癌侵袭有关。

英国牛津大学Matthew Wood教授为首的一群科学家,声称外泌体可以通过血脑屏障将siRNA,反义寡核苷酸、化学治疗剂和特异蛋白输送至神经元。这样的话就能解决在治疗脑癌、阿尔茨海默症、帕金森病中药物投送的问题。这些微泡作为极其复杂的系统,依赖于细胞以及组织的微环境来传递重要的细胞信息。此外它们展现出了治疗癌症的良好前景,可以用于开发癌症免疫治疗和疫苗。

存在的问题

研究还发现不仅肿瘤细胞体外培养液中有外泌体,从某些肿瘤的恶性渗出液中也能提取出更多外泌体。它们的直径在60-90nm之间,这些微粒含有抗原提呈分子、热休克蛋白、以及肿瘤抗原,并且这些从恶性渗出液中提取的外泌体也能激活CTLs。恶性渗出液来源的外泌体能包含了一些非外泌体蛋白,它会降低疫苗的抗肿瘤作用。同时会引起具有潜在危险的自身免疫反应。因此有关恶性渗出液来源的外泌体的安全性等问题还是需要进行进一步的研究。

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