银河娱乐网页版 外泌体在疾病检测诊断中的研究应用进展

       外泌体是一种由细胞分泌的囊泡，广泛存在于血液、尿液、唾液、乳汁等多种体液中，其粒径为30~150 nm。近年来，随着对细胞结构的了解逐渐深入，人们发现外泌体在很多生理病理活动中起着重要作用，如免疫中抗原呈递、肿瘤的生长与迁移、组织损伤的修复等。一般认为，外泌体的形成经历早期内体的膜内陷、多囊泡体的形成、囊泡的释放分泌等系列过程。外泌体可包裹供体细胞的生物分子，以及含有一些外泌体共有的特征物质，常见的外泌体装载物包括脂类、四跨膜蛋白家族（如CD9、CD63、CD81）、主要组织相容性复合体、生长因子、黏附蛋白、热休克蛋白、核酸等。其中，四跨膜蛋白家族、热休克蛋白等常作为外泌体的标志物用于其提取分离和分析鉴定。

       外泌体包含的多种生物分子，如蛋白质、脂质、 DNA、mRNA 和miRNA 等，这些物质基础使得其在生物医学应用中备受关注。外泌体可作为疾病诊断的生物标志物，不同细胞分泌的外泌体具有不同的组成成分和功能，因此，外泌体广泛存在且易于查找，具有极好的研究前景，利用外泌体进行疾病的无创检测诊断是一种有望实现且大有裨益的重要手段。外泌体中含有多种类型的蛋白质，包括膜蛋白和胞浆蛋白，这些蛋白在一定程度上可以反映出细胞的功能和状况。目前，已发现多种外泌体蛋白可以作为疾病诊断的潜在标志分子，如肝病、肾病、脑疾病、神经系统疾病和癌症等。

       1、肝脏疾病

       肝硬化期、原发性肝癌（HCC）早期和HCC晚期的浆液性外泌体数量显著高于正常肝脏。相关研究表明外泌体在早期发现 HCC方面具有重要意义。血清外泌体中的miR-155 与肝硬化的进展和肝硬化的临床预后指标密切相关，表明富含 miR-155 的外泌体可作为肝纤维化诊断和进展的非侵入性生物标志物。在CCl4诱导的肝纤维化小鼠模型中，脂多糖处理的巨噬细胞外泌体高表达miR-500 能通过抑制MFN2促进肝星形细胞活化和肝纤维化。因此，血清外泌体的miR-500也可作为肝纤维化的生物标志物。也有实验表明，小鼠或人肝星状细胞外泌体中的microRNA-214 对结缔组织生长因子的表观遗传调控导致了肝细胞癌变。研究发现肝癌患者血清外泌体中miR-1247-3p的高表达与肿瘤肺转移呈正相关。

       在非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）患者的血清外泌体中，其miR-122-5p、miR-1290、 miR-27b-3p、miR-192-5p、miR-148a-3p 和miR-99a-5p表达明显上调。其中，miR-122-5p 的上调最为显著，诊断NAFLD的敏感性高达93.4%。研究报道，9种外泌体miRNA（miR-34a、miR-192、miR-27b、miR-122、miR-22、miR21、miR-197、miR-30c和miR-16）与非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）的严重程度相关。其中，miR-34a、miR-192和miR-122与非酒精性脂肪性肝炎（NASH）相关，miR-30c与肝纤维化相关。血清中miR-34a 和 miR-122的水平较高，并且miR-122、miR-192和 miR-27b可高度准确地预测NAFLD的发生发展。此外，与药物性肝损伤患者相比，miR-192、miR-27b、miR-22、miR-197和miR-30c对NAFLD 表现出较好的特异性。在NAFLD诊断的特异性和敏感性方面，多外泌体miRNA的联合检测具有更好的诊断价值。

       2、肾脏疾病

       研究发现血清及尿液外泌体中miR-93-5p的表达与肾小管间质损伤相关。尿液中miR-29c的表达水平随肾纤维化的进展而降低，尿液外泌体中的miR-29c可能是肾间质纤维化（RIF）的指标。有学者在尿外泌体中发现高水平表达的miR-19b-3p与糖尿病肾病患者肾小管间质炎症的严重程度相关。也有研究发现，与健康对照相比，肾病患者的尿外泌体mRNA-CD2AP表达下调，并且与肾功能和肾纤维化严重程度相关。在慢性肾病（CKD）患者的尿液外泌体中，miR-29和miR-200 家族的表达水平显著下调。在尿液外泌体中，miR-29c的表达水平可用于反映肾功能和组织学纤维化程度。表明miR-29c是一种新的无创性肾纤维化标志物。

       3、脑疾病

       研究发现，血清外泌体miR-24可以反映腔隙性脑梗死患者颈动脉斑块硬化的严重程度，对预测老年患者进展性腔隙性脑梗死的发生具有较高的价值。研究数据表明，miR-454-3p可以作为神经胶质瘤外泌体生物标志物，并可能被开发成神经胶质瘤的新疗法。有学者通过研究发现，相较于对照组，急性缺血性脑卒中患者的血清外泌体miR-9和miR-12的表达水平显著提高，血清外泌体miR-9和miR-12可作为诊断急性缺血性脑卒中和评估。

       4、神经系统疾病

       研究表明，重症肌无力患者（眼肌型和全身型）的外泌体miR-1224-5p表达显著升高，其中全身型尤其显著。表明miR-1224-5p的相对表达量与重症肌无力定量评分（QMGS）呈正相关研究表明，血浆外泌体miRNA miR-342-3p可能成为阿尔茨海默症诊断的标志物。研究发现阿尔茨海默症（AD）患者外周血中外泌体miR-135a和miR-384的水平均上调，而miR-193b的水平下调。外周血和脑脊液中的外泌体miRNA有望成为诊断AD的潜在生物标志物。研究报道，与健康对照组相比，帕金森病（PD）患者脑脊液外泌体中的miR-1和miR-19b-3p表达下调，而miR-153、miR-409-3p和miR-10a-5p的表达上调，表明miRNA19b、 miRNA195 和miRNA24可作为PD诊断的潜在候选生物标志物，具有特异性和敏感性。

       5、癌症疾病

       外泌体携带的 DNA、RNA、蛋白质和代谢产物通过自分泌和旁分泌影响受体细胞，从而在肿瘤的发生、发展、免疫、耐药等方面起到重要作用。研究表明，对外泌体的分析可有助于肿瘤的诊断。如，胰导管癌（PDAC）和结直肠癌（CRC）患者的循环外泌体中磷脂酰肌醇蛋白聚糖 1（GPC1）的水平相对于健康对照组明显偏高。研究报道，胶原蛋白反应介导蛋白2（CRMP-2）可在结肠腺癌细胞系Colo205和SW480分泌的外泌体中检出，并可以此为基础进一步区分CRC 患者和正常人。此外，通过检测尿液中的前列腺特异性膜抗原适体的阳性外泌体，可以进行前列腺癌的诊断、提高效率。有学者开发了一种可以分析外泌体中37 种肺癌相关蛋白水平的细胞外阵列技术。该方法可基于10 μL 血浆样本的检测以区分非小细胞肺癌患者与健康个体，准确率达75%。外泌体中的膜蛋白和miRNA 可以作为胰腺癌早期监测和预后监察的生物标志物，有助于降低胰腺癌的死亡率。有学者构建了一种基于适配体的纳米平台，通过检测尿液中的前列腺特异性膜抗原（PSMA）阳性的外泌体，以进行前列腺癌的诊断。

       随着外泌体研究的不断深入，对外泌体的结构特征、基本成分、生物发生、形态特征和细胞间功能等方面的研究也越来越深入。通过对外泌体的分析，越来越多的肿瘤相关生物标志物被发现，如HER2、EpCAM、MUC1、CA125、PTK7和PSA。基于新发现的外泌体标记蛋白，实现了对不同来源细胞外泌体的识别和检测，丰富了外泌体的高效分离和分析方法，为外泌体在癌症诊断和治疗中的应用奠定了坚实的基础。但是，外泌体的生物发生、分泌、 靶细胞摄取和功能尚未完全揭示。外泌体能否在适当的环境中生长、分裂，或参与信号转导机制和是否具有自主生化反应等，尚待确定。现有的外泌体分离技术还有待进一步完善，目前的主要挑战在于实现高含量、低损伤、高回收率的同时实现高通量的外泌体分离。外泌体分析技术面临的挑战是外泌体表面靶标的选择和外泌体来源的识别。

       参考资料

       [1]彭文瑾;吴格格;李莉.外泌体与疾病检测诊断的研究进展[J].科学咨询(科技·管理),2023,(06):142-147.

       [2]周郁斌.外泌体及其诊断治疗应用[J].广东医科大学学报,2022,40(05):481-485+491.

       [3]王煜彤;侯诗源;吕云华;马瑞雪;刘梓谕;吴兴安;刘蓉蓉.外泌体分离检测方法的研究进展[J].空军军医大学学报,2022,43(06):641-645.

       作者简介：小泥沙，食品科技工作者，食品科学硕士，现就职于国内某大型药物研发公司，从事营养食品的开发与研究。