外泌體在疾病檢測診斷中的研究應用進展

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作者：小泥沙來源：CPHI制藥在線

2023-11-29

隨著外泌體研究的不斷深入，對外泌體的結構特征、基本成分、生物發(fā)生、形態(tài)特征和細胞間功能等方面的研究也越來越深入。通過對外泌體的分析，越來越多的腫瘤相關生物標志物被發(fā)現(xiàn)，如HER2、EpCAM、MUC1、CA125、PTK7和PSA。

外泌體在疾病檢測診斷中的研究應用進展

外泌體是一種由細胞分泌的囊泡，廣泛存在于血液、尿液、唾液、乳汁等多種體液中，其粒徑為30~150 nm。近年來，隨著對細胞結構的了解逐漸深入，人們發(fā)現(xiàn)外泌體在很多生理病理活動中起著重要作用，如免疫中抗原呈遞、腫瘤的生長與遷移、組織損傷的修復等。一般認為，外泌體的形成經歷早期內體的膜內陷、多囊泡體的形成、囊泡的釋放分泌等系列過程。外泌體可包裹供體細胞的生物分子，以及含有一些外泌體共有的特征物質，常見的外泌體裝載物包括脂類、四跨膜蛋白家族（如CD9、CD63、CD81）、主要組織相容性復合體、生長因子、黏附蛋白、熱休克蛋白、核酸等。其中，四跨膜蛋白家族、熱休克蛋白等常作為外泌體的標志物用于其提取分離和分析鑒定。

外泌體包含的多種生物分子，如蛋白質、脂質、 DNA、mRNA 和miRNA 等，這些物質基礎使得其在生物醫(yī)學應用中備受關注。外泌體可作為疾病診斷的生物標志物，不同細胞分泌的外泌體具有不同的組成成分和功能，因此，外泌體廣泛存在且易于查找，具有極好的研究前景，利用外泌體進行疾病的無創(chuàng)檢測診斷是一種有望實現(xiàn)且大有裨益的重要手段。外泌體中含有多種類型的蛋白質，包括膜蛋白和胞漿蛋白，這些蛋白在一定程度上可以反映出細胞的功能和狀況。目前，已發(fā)現(xiàn)多種外泌體蛋白可以作為疾病診斷的潛在標志分子，如肝病、腎病、腦疾病、神經系統(tǒng)疾病和癌癥等。

1、肝臟疾病

肝硬化期、原發(fā)性肝癌（HCC）早期和HCC晚期的漿液性外泌體數(shù)量顯著高于正常肝臟。相關研究表明外泌體在早期發(fā)現(xiàn) HCC方面具有重要意義。血清外泌體中的miR-155 與肝硬化的進展和肝硬化的臨床預后指標密切相關，表明富含 miR-155 的外泌體可作為肝纖維化診斷和進展的非侵入性生物標志物。在CCl4誘導的肝纖維化小鼠模型中，脂多糖處理的巨噬細胞外泌體高表達miR-500 能通過抑制MFN2促進肝星形細胞活化和肝纖維化。因此，血清外泌體的miR-500也可作為肝纖維化的生物標志物。也有實驗表明，小鼠或人肝星狀細胞外泌體中的microRNA-214 對結締組織生長因子的表觀遺傳調控導致了肝細胞癌變。研究發(fā)現(xiàn)肝癌患者血清外泌體中miR-1247-3p的高表達與腫瘤肺轉移呈正相關。

在非酒精性脂肪性肝?。∟AFLD）患者的血清外泌體中，其miR-122-5p、miR-1290、 miR-27b-3p、miR-192-5p、miR-148a-3p 和miR-99a-5p表達明顯上調。其中，miR-122-5p 的上調最為顯著，診斷NAFLD的敏感性高達93.4%。研究報道，9種外泌體miRNA（miR-34a、miR-192、miR-27b、miR-122、miR-22、miR21、miR-197、miR-30c和miR-16）與非酒精性脂肪性肝?。∟AFLD）的嚴重程度相關。其中，miR-34a、miR-192和miR-122與非酒精性脂肪性肝炎（NASH）相關，miR-30c與肝纖維化相關。血清中miR-34a 和 miR-122的水平較高，并且miR-122、miR-192和 miR-27b可高度準確地預測NAFLD的發(fā)生發(fā)展。此外，與藥物性肝損傷患者相比，miR-192、miR-27b、miR-22、miR-197和miR-30c對NAFLD 表現(xiàn)出較好的特異性。在NAFLD診斷的特異性和敏感性方面，多外泌體miRNA的聯(lián)合檢測具有更好的診斷價值。

2、腎臟疾病

研究發(fā)現(xiàn)血清及尿液外泌體中miR-93-5p的表達與腎小管間質損傷相關。尿液中miR-29c的表達水平隨腎纖維化的進展而降低，尿液外泌體中的miR-29c可能是腎間質纖維化（RIF）的指標。有學者在尿外泌體中發(fā)現(xiàn)高水平表達的miR-19b-3p與糖尿病腎病患者腎小管間質炎癥的嚴重程度相關。也有研究發(fā)現(xiàn)，與健康對照相比，腎病患者的尿外泌體mRNA-CD2AP表達下調，并且與腎功能和腎纖維化嚴重程度相關。在慢性腎?。–KD）患者的尿液外泌體中，miR-29和miR-200 家族的表達水平顯著下調。在尿液外泌體中，miR-29c的表達水平可用于反映腎功能和組織學纖維化程度。表明miR-29c是一種新的無創(chuàng)性腎纖維化標志物。

3、腦疾病

研究發(fā)現(xiàn)，血清外泌體miR-24可以反映腔隙性腦梗死患者頸動脈斑塊硬化的嚴重程度，對預測老年患者進展性腔隙性腦梗死的發(fā)生具有較高的價值。研究數(shù)據(jù)表明，miR-454-3p可以作為神經膠質瘤外泌體生物標志物，并可能被開發(fā)成神經膠質瘤的新療法。有學者通過研究發(fā)現(xiàn)，相較于對照組，急性缺血性腦卒中患者的血清外泌體miR-9和miR-12的表達水平顯著提高，血清外泌體miR-9和miR-12可作為診斷急性缺血性腦卒中和評估。

4、神經系統(tǒng)疾病

研究表明，重癥肌無力患者（眼肌型和全身型）的外泌體miR-1224-5p表達顯著升高，其中全身型尤其顯著。表明miR-1224-5p的相對表達量與重癥肌無力定量評分（QMGS）呈正相關研究表明，血漿外泌體miRNA miR-342-3p可能成為阿爾茨海默癥診斷的標志物。研究發(fā)現(xiàn)阿爾茨海默癥（AD）患者外周血中外泌體miR-135a和miR-384的水平均上調，而miR-193b的水平下調。外周血和腦脊液中的外泌體miRNA有望成為診斷AD的潛在生物標志物。研究報道，與健康對照組相比，帕金森?。≒D）患者腦脊液外泌體中的miR-1和miR-19b-3p表達下調，而miR-153、miR-409-3p和miR-10a-5p的表達上調，表明miRNA19b、 miRNA195 和miRNA24可作為PD診斷的潛在候選生物標志物，具有特異性和敏感性。

5、癌癥疾病

外泌體攜帶的 DNA、RNA、蛋白質和代謝產物通過自分泌和旁分泌影響受體細胞，從而在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、免疫、耐藥等方面起到重要作用。研究表明，對外泌體的分析可有助于腫瘤的診斷。如，胰導管癌（PDAC）和結直腸癌（CRC）患者的循環(huán)外泌體中磷脂酰肌醇蛋白聚糖 1（GPC1）的水平相對于健康對照組明顯偏高。研究報道，膠原蛋白反應介導蛋白2（CRMP-2）可在結腸腺癌細胞系Colo205和SW480分泌的外泌體中檢出，并可以此為基礎進一步區(qū)分CRC 患者和正常人。此外，通過檢測尿液中的前列腺特異性膜抗原適體的陽性外泌體，可以進行前列腺癌的診斷、提高效率。有學者開發(fā)了一種可以分析外泌體中37 種肺癌相關蛋白水平的細胞外陣列技術。該方法可基于10 μL 血漿樣本的檢測以區(qū)分非小細胞肺癌患者與健康個體，準確率達75%。外泌體中的膜蛋白和miRNA 可以作為胰腺癌早期監(jiān)測和預后監(jiān)察的生物標志物，有助于降低胰腺癌的死亡率。有學者構建了一種基于適配體的納米平臺，通過檢測尿液中的前列腺特異性膜抗原（PSMA）陽性的外泌體，以進行前列腺癌的診斷。

隨著外泌體研究的不斷深入，對外泌體的結構特征、基本成分、生物發(fā)生、形態(tài)特征和細胞間功能等方面的研究也越來越深入。通過對外泌體的分析，越來越多的腫瘤相關生物標志物被發(fā)現(xiàn)，如HER2、EpCAM、MUC1、CA125、PTK7和PSA?；谛掳l(fā)現(xiàn)的外泌體標記蛋白，實現(xiàn)了對不同來源細胞外泌體的識別和檢測，豐富了外泌體的高效分離和分析方法，為外泌體在癌癥診斷和治療中的應用奠定了堅實的基礎。但是，外泌體的生物發(fā)生、分泌、靶細胞攝取和功能尚未完全揭示。外泌體能否在適當?shù)沫h(huán)境中生長、分裂，或參與信號轉導機制和是否具有自主生化反應等，尚待確定。現(xiàn)有的外泌體分離技術還有待進一步完善，目前的主要挑戰(zhàn)在于實現(xiàn)高含量、低損傷、高回收率的同時實現(xiàn)高通量的外泌體分離。外泌體分析技術面臨的挑戰(zhàn)是外泌體表面靶標的選擇和外泌體來源的識別。

參考資料

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[3]王煜彤;侯詩源;呂云華;馬瑞雪;劉梓諭;吳興安;劉蓉蓉.外泌體分離檢測方法的研究進展[J].空軍軍醫(yī)大學學報,2022,43(06):641-645.

作者簡介：小泥沙，食品科技工作者，食品科學碩士，現(xiàn)就職于國內某大型藥物研發(fā)公司，從事營養(yǎng)食品的開發(fā)與研究。