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21世纪我们见证了细胞外囊泡(EVs)研究领域的重大发展。研究人员们认识到EVs具有作为生物标志物或治疗工具的潜力，这引起了人们对EVs研究的更多关注。EVs在先天免疫和适应性免疫的功能包括炎症、抗原呈递、B细胞和T细胞的发育和激活。
同时，大量研究表明，癌细胞的非细胞自主调控是肿瘤发生的一个重要方面。癌细胞需要通过VEGF、Wnt等体液因子与基质细胞进行交流才能存活。最近，EVs也被证明参与了癌细胞和周围微环境之间的细胞间通信，并对癌症的发展起着重要作用。此外，这些EVs含有小的非编码rna，包括microRNAs (miRNAs)，这有助于癌细胞的恶性。在此，我们概述了EVs的研究现状，特别是EVs中的miRNAs。还提出了通过靶向癌细胞周围的EVs来治疗癌症的策略。
在这篇综述中，总结了目前关于EVs相关miRNAs对癌症发展的贡献，包括起始、侵袭、转移和复发。此外，还讨论了来自癌细胞和微环境细胞的EVs和miRNAs用于癌症诊断和治疗的治疗方法，这也为我们的课题研究提供新的思路。
什么是细胞外基质呢？细胞外囊泡(EVs)，包括外泌体、脱落囊泡、前列腺小体和凋亡小体，是40 - 1000纳米的膜囊泡，由许多细胞类型释放，包括红细胞、血小板、淋巴细胞、树突状细胞、内皮细胞和肿瘤细胞。
目前，细胞外囊泡的功能还没有完全阐明。已有的报道认为它们能够调节宿主-病原体的相互作用，参与传染性和炎性疾、神经疾病和癌症等很多种疾病的病理过程，同时在正常的生理过程中也发挥着介导细胞间通讯的重要功能，有文章报道细胞外囊泡在发育中也发挥着重要作用。细胞外囊泡在临床医学中也有十分光明的应用前景，主要是因为它们含有丰富的生物标志物，可用于监测临床状态，治疗反应，疾病进展等，同时由于它们具有递送生物分子的功能，因此它们还有发展成临床药物递送载体的潜力。同时，在癌症的发生过程中，EVs也扮演了十分重要的角色。
最近有研究表明，来自非癌邻近上皮细胞的EVs具有抑制癌症起始的能力。在癌症起始过程中，新转化的细胞与周围上皮细胞之间存在冲突。据推测，生长抑制miRNAs是由非癌细胞主动释放，杀死转化细胞，从而使组织恢复到健康状态。由于大量的健康细胞持续向新生的增殖细胞提供肿瘤抑制miRNAs，在很长一段时间内，局部分泌的miRNAs浓度可以高到足以抑制肿瘤的发生。在癌细胞中，肿瘤抑制miRNAs的表达下调;因此，通过EVs持续提供肿瘤抑制miRNAs是肿瘤细胞必须克服的一种内稳态机制。一旦这种平衡被破坏，微环境就容易引发肿瘤。
从非癌细胞中分泌miRNAs是一种有效的监管策略，可以防止特定生态位内的细胞癌变(图1)。失去抑制癌症启动的能力并不是肿瘤发生的唯一原因。
来自癌细胞的EVs在它们的微环境中操纵细胞。EVs参与了癌症发展的每一步。在癌症起始阶段(图1A)，正常细胞(上皮细胞)通过EVs分泌抗增殖miRNAs，试图阻止癌前细胞(或癌细胞)的生长;然而，癌细胞可以绕过这种抑制机制，最终导致肿瘤扩张(图1B)。癌细胞利用EVs介导基因的水平转移，促进增殖到不包含这些基因的癌细胞(图1B)。癌细胞来源的EVs促进癌症恶性(即，通过浸润中性粒细胞诱导炎症)(图1C和D)。此外，癌细胞来源的EVs激活成纤维细胞，导致细胞外基质降解和癌症促进细胞因子(图1C和D)的诱导。当肿瘤微环境缺氧时，癌细胞分泌诱导血管生成的EVs，通过激活内皮细胞刺激血管化(图1C和D)，帮助克服氧气和营养缺乏，有助于进一步的癌症发展，如转移(图1D)。
从整个身体的病理细胞分泌改变的EVs可能直接导致疾病，分析每种疾病中的EVs可能有助于确定新的疾病机制。
内皮细胞有助于血管化，为癌细胞提供氧气和营养——这是肿瘤中的稀缺资源。细胞因子如VEGF和碱性FGF (bFGF)负责内皮细胞和癌细胞之间的交流，来自癌细胞的EVs包含各种分子，包括miRNAs，促进血管生成。例如，癌细胞来源的EVs相关miR-9降低了细胞因子信号转导5 (SOCS5)的抑制因子水平，激活JAK/STAT途径促进内皮细胞迁移和肿瘤血管生成。此外，miR-210在癌细胞来源的EVs中分泌，以调节中性鞘磷脂酶2 (nSMase2)促进血管生成。血管生成抑制剂ephrin-A3是miR-210的靶基因，在从癌细胞转移EVs后下调。miR-210调节内皮细胞中的血管生成和癌细胞中的铁稳态，并在低氧条件下上调。此外，对nSMase2表达的操纵会改变EVs的生成，从而影响转移能力。EVs已被证明含有多种血管生成因子。
来自癌细胞的EVs不仅影响微环境细胞，也影响异质性肿瘤群体中的其他细胞，从而导致转移能力的转移。大多数癌细胞会释放各种EVs，这些EVs决定了受体细胞的行为，从而最终使癌细胞受益(图1)。最近一项结合高分辨率活体成像和Cre-LoxP系统的研究记录了肿瘤细胞间EVs的交换。恶性乳腺癌细胞释放的EVs被位于同一肿瘤或远处肿瘤内的恶性程度较低的肿瘤细胞所吸收。这些EVs携带参与迁移和转移的mrna，从而促进迁移行为和转移能力。
同时，肿瘤微环境中释放的含有miRNAs的EVs也可促进耐药的形成，如成神经细胞瘤(NBL)。EVs介导的miRNAs转移也是肝细胞癌(HCC)细胞间通信的重要机制。HCC中的肠病毒相关miRNAs调节TGF-β激活激酶1 (TAK1)和相关信号分子的表达，导致受体细胞的转化。
近年来由于成功的早期发现和有效的全身辅助治疗，乳腺癌的死亡率正在下降;然而，乳腺癌经常复发，通常在5年内，甚至在手术后10到20年。重要的是，复发性乳腺癌往往更具侵袭性，且无法治疗。这可以用乳腺癌细胞在休眠状态下存活很长时间的事实来解释。
休眠的癌细胞停止分裂，但在等待适当的环境条件下再次开始增殖时，以静止状态存活。事实上，在疾病的早期阶段，乳腺癌细胞可以在骨髓（BM）中检测到，并形成微转移。这些癌细胞后来可以在BM中摆脱休眠状态，重新循环并侵入其他远处器官，从而引起明显转移。
癌细胞通过与微环境细胞的相互作用维持在休眠状态。最近发现骨髓间充质干细胞通过转移含有细胞周期抑制miRNAs的EVs在骨髓间充质干细胞中诱导乳腺癌细胞休眠中发挥重要作用。
癌源性EVs不仅影响近端细胞，还可以影响远端组织和器官中的细胞(图2)。例如，高度转移性黑色素瘤源性EVs通过培养BM增加原发肿瘤的转移，创造一个转移前生态位。
此外，癌细胞中EVs相关的miR-122下调位于转移前利基内的非肿瘤细胞中的糖酵解酶丙酮酸激酶。这种下调抑制了微环境中非肿瘤细胞对葡萄糖的吸收，从而增加了转移前小生境中癌细胞的营养可用性。
脑转移的一个关键特征是血脑屏障(BBB)的破坏，导致癌细胞随后通过这一界面迁移。肿瘤细胞识别并与血管内皮膜的组成部分结合，从而引发外渗，癌细胞通过血脑屏障入侵，并在次级器官部位生长。据报道，许多分子可能促进或阻止血脑屏障的破坏，包括一些在EVs中运输。例如，含有miR-181c的EVs从转移性脑癌细胞转移到脑内皮细胞，导致血脑屏障中与初级细胞骨架蛋白actin结合的紧密连接蛋白(包括clodin -5、occludin和紧密连接蛋白1 (ZO-1))的破坏。miR-181c通过下调3-磷酸肌苷依赖性蛋白激酶-1 (PDPK1)使肌动蛋白纤维离区，从而促进血脑屏障的破坏，这导致磷酸化的科腓林随后降解和肌动蛋白丝的断开。紧密连接蛋白也可被EVs相关的miRNAs直接靶向。事实上，乳腺癌EVs中的miR-105会抑制内皮细胞中ZO-1的表达，导致细胞间粘附的丧失，从而促进转移。在转移性脑癌患者的血清中可以检测到循环的miR-181c和miR-105。这些发现为脑转移瘤的诊断和治疗开辟了多种途径。
免疫逃逸是癌症的标志之一，许多研究已经调查了肿瘤细胞逃避宿主免疫系统的机制。肿瘤细胞分泌EVs刺激或抑制癌症免疫。事实上，各种肿瘤抗原，如黑色素A、间皮蛋白和癌胚抗原(CEA)，都被包装在肿瘤来源的EVs中，这可以增强免疫刺激。也有越来越多的证据表明肿瘤来源的EVs可能具有免疫抑制作用。肿瘤来源的EVs富含多种免疫调节分子，如FasL、TRAIL和半乳糖素-9，这些分子可以促进癌症免疫逃逸。
综上所述，这些证据表明免疫活性肿瘤源性EVs在肿瘤微环境中对肿瘤免疫交流具有重要作用。因此，肿瘤源性EVs及其内含物可能是肿瘤免疫治疗的重要靶点。破坏癌细胞免疫检查点抑制通路的新治疗药物的开发被认为是癌症治疗的一个突破。例如，程序性细胞死亡蛋白-1 (PD-1)和细胞毒性T淋巴细胞相关抗原-4 (CTLA-4)在T细胞共抑制和衰竭中起着至关重要的作用。PD-1配体PD-L1在许多癌症中上调，通过抑制细胞毒性T细胞激活导致预后不良。此外，CTLA-4阻断是T效应细胞激活的负调控因子。使用靶向PD-1/PD-L1或CTLA-4通路的抗体进行免疫检查点封锁在多种癌症中显示出很有希望的治疗效果。
在非免疫细胞来源的EVs上存在免疫调节分子可以抑制T细胞的激活。其中，PD-1是由dc衍生的EVs表达和运输的。此外，PD-1存在于胎盘来源的EVs上，可以抑制CD4+和CD8+ T细胞。因此，肿瘤衍生EVs上的免疫调节分子可以抑制T细胞的激活和增殖。
癌症衍生的miRNAs能够调节免疫系统，因此可以作为潜在的免疫治疗靶点。了解EVs是如何使癌症免疫逃逸的，可能为癌症免疫治疗提供潜在的突破。EVs靶向治疗可能在不久的将来与免疫检查点抑制剂结合。
EVs反映其起源细胞的生理状态，几乎所有细胞都分泌含有特定蛋白质和miRNAs的EVs进入微环境和一般循环过程。因此，EVs可以在各种体液中发现，如血液、尿液和唾液，提供了丰富的潜在生物标志物来源。EVs中发现了mRNA和miRNAs可作为生物标志物。除了miRNAs之外，与癌细胞衍生EVs相关的蛋白质也具有作为潜在生物标志物。虽然还需要更多的研究来验证这些技术的适用性，但EVs蛋白的检测已经为癌症诊断和治疗反应监测开辟了令人兴奋的新途径。众所周知，疾病的早期发现和准确监测是提高癌症患者临床预后的必要条件。在这方面，基于EVs中的miRNAs和蛋白质的新型生物标志物的开发可以提供许多好处，包括改善临床结果。
EVs和miRNAs对癌症发展的贡献被广泛记录在案，它们有望用于诊断癌症和监测肿瘤发生的新方法。靶向治疗肿瘤细胞中参与EVs产生和分泌的分子可能会预防或延缓癌症复发。因此，肿瘤细胞中产生EVs的特异性分子可以有效靶向于癌症治疗。
最近一种新的癌症治疗方法是从癌细胞中捕获循环的EVs。如上所述，癌细胞分泌的EVs距离原发肿瘤有一定距离。完全消除循环EVs可能会给癌症患者带来重大好处。
事实上，已经有技术允许EVs结合凝集素和抗体固定在血浆过滤膜的外毛细血管空间中，在肾透析机中集成血浆过滤膜。因此，可以有效地从循环血液中过滤EVs靶点，从而提高免疫治疗的效率。另一种靶向癌症EVs的潜在策略是干扰受体细胞对EVs的吸收。同时，阐明EVs被接收的机制可能提供另一种干扰癌症进展的途径。因此除了标准的传统治疗手段如手术、放射治疗、化疗、免疫检查点封锁和分子靶向药物，EVs提供了治疗癌症的另一种途径。
EVs研究的快速发展有助于揭示癌症发生和发展的新机制。EVs是癌细胞启动、侵袭和转移所需的多功能通讯工具。深入了解EVs在癌症发展过程中的生理特性，可能为设计涉及EVs的诊断和预后工具以及治疗策略铺平道路。同时作为一个癌症密切相关的物质，EVs代谢与各种类型的基因，蛋白质，RNA密切相关，针对这些相关性，我们可以通过高通量测序数据的分析，来讲我们的课题与EVs的思路结合，为我们的研究增添亮点。
