泌尿系统恶性肿瘤中的细胞外囊泡

细胞外囊泡 (EV) 是从含有生物活性物质的细胞中释放的小脂质结合结构。与母细胞相比，货物的类型和装载量都不同。EVs 在男性泌尿生殖道癌症中的特征已经确定了几种具有良好诊断和疾病监测潜力的货物。男性泌尿生殖道癌症释放的 EV 促进细胞间通讯、迁移、癌症进展，并操纵免疫系统通过逃避免疫反应促进转移。它们作为诊断生物标志物的使用代表了筛查和疾病检测的新领域，可能会减少对侵入性活检的需求。已发现许多经过验证的 EV 货物具有比当前使用的当前诊断工具更高的灵敏度和特异性。

细胞外囊泡 (EV) 是小型的、细胞来源的脂质双层结构，几乎所有类型的细胞都会分泌。释放后，EV 构成异质种群，无法复制。最初被认为是一种清除细胞废物的方法，现在人们认为它们具有众多重要的功能。EV 的货物包括 mRNA、非编码 RNA（如 microRNA）、长链非编码 RNA、DNA、脂质、蛋白质和代谢物，其负载受母细胞的健康、状态和谱系影响 . 这些货物在 EV 中的可变表达导致许多人推测它们在 EV 中的装载是一个高度管制的过程，然而，尽管考虑到这种变化，反过来也可能是正确的。正如 Lee 等人所证明的，细胞和组织 DNA 的基本变化反映在 EV 货物中，表明膀胱癌肿瘤特征中的 DNA 改变反映在尿液 EV 的 DNA 特征中。对肿瘤组织和 EV 之间拷贝数变异的分析表明，在组织和 EV DNA 之间发现了 12 个体细胞突变，等位基因频率为 65.6%。

尽管尚未完全了解控制将单个蛋白质、代谢物和脂质加载到 EV 中的精确机制，但将 RNA 加载到 EV 中被认为是基于对核苷酸链中特定序列的识别。在识别“加载”序列基序时，EV 中的 RNA 掺入由普遍表达的 RNA 结合蛋白 sumoylated 异质核糖核蛋白 A2B1 (hnRNPA2B1) 协调 。hnRNPA2B1 的可变表达改变了 EV 中的 RNA 加载，这进一步证明了该过程的动态性质。Temoche-Diaz 等人最近关于将 RNA 载入 EV 的工作。,已经确定了两种不同的途径，其中 microRNA 被转移性乳腺癌细胞系加载到 EV 中。确定了非选择性和选择性途径，后者受 RNA 结合蛋白 Lupus La 的活性调节，该蛋白控制 miR-122 加载，据信主要是由于 EV 的亚细胞起源。

在释放到细胞外环境后，EV 通过细胞表面的众多受体与受体细胞相互作用，包括但不限于四跨膜蛋白、网格蛋白和整合素 。相互作用也可能与受体无关。细胞靶向机制大致分为四类：1）与细胞表面配体的相互作用；2) 与细胞膜融合并将货物释放到细胞中；3) 内吞摄取和运输到溶酶体和4 ) 内吞摄取和运输到细胞的特定区域. 正是通过与细胞表面受体的相互作用或将货物释放到细胞中，EV 介导了它们对受体细胞的影响（图。1) . 然而，EVs 究竟是如何靶向受体细胞的，还有待详细阐明。

图。1

EV 生产地点、与受体细胞的相互作用、EV 细胞内命运以及 EV 结构和货物。

由于 EV 的大小、功能和生物起源不同，对 EV 进行表征的尝试遇到了挑战。已知它们的大小范围为 50 nm – 5um，由三种途径之一产生。第一种通过早期内体的向内出芽在多泡内体中形成，在内体与质膜融合后，这些囊泡被释放到细胞外空间并称为外泌体。MVB 内外泌体的形成导致脂质双层富含脂质成分，包括糖磷脂、胆固醇、神经酰胺和鞘磷脂 . 除了其他因素外，外泌体的生物发生还受到运输 (ESCORT) 机制所需的内体分选复合体的高度调节；这反过来导致在外泌体上鉴定出丰富的四跨膜蛋白补充物，这是由于它们的内体来源。常用来识别外泌体的标志物包括分化簇 (CD) 9、63和 81、肿瘤抑制基因 101、ALG-2 相互作用蛋白 X (ALIX) 和热休克蛋白 60、70 和 90 [ 27、28 ]。

第二种 EV 来自质膜直接出芽形成微粒，导致富含磷脂酰丝氨酸的脂质双层。它们的最佳特征在于它们的表面标记，包括膜联蛋白 A5、整合素和选择素。第三种 EV 是通过细胞膜起泡形成的，因为它经历细胞凋亡产生凋亡小体，通常含有细胞器和核碎片 。尽管被认为是 EV 的一个独特队列和最大的亚型，但它们仅在细胞凋亡过程中释放，不像健康细胞释放的外泌体或微粒 。尽管它们的释放发生在程序性细胞死亡期间，但凋亡的 EV 在疾病进展中具有多种作用，尤其是在肿瘤微环境中，包括增强肿瘤进展和抗病性。

尽管通过不同的生物发生途径衍生而来，但外泌体、微粒和凋亡小体在基于大小、表面标记和货物的表征方面存在大量重叠。一旦释放到细胞外环境中，鉴于这种重叠，EV 的特定子集的识别具有挑战性。为了解决这个问题，国际细胞外囊泡学会就如何对 EV 进行分类制定了共识声明，该声明提倡根据 EV 的大小、生物发生、起源组织和表面标记的存在来描述 EV，概述于图。1[ 1 ]。现在提倡使用更简单的 EV 命名法，它们可以称为小型 EV (<200 nM) 或大型 EV (>200uM)，并参考其已知的表面标记，例如 CD81 +ve / TSG101 +ve 1。

优先将货物装载到 EV 中经常导致 EV 货物与其来源细胞的货物显着不同。多年来，对 EV 的研究，尤其是对这些货物的表征，在许多病理学方面取得了显着发展，尤其是在了解它们在癌症中的作用方面。特别令人感兴趣的是它们作为新型生物标志物的用途，追踪疾病进展和预测对治疗的反应。关于它们从男性生殖道中释放的知识有限 然而，不应低估 EV 在精子成熟和生育潜力中的作用，因为它们对货物和功能进行了必要的修改。这些包括获得前向运动、使卵母细胞受精的能力和免受氧化应激的保护，由 EV 赋予附睾或附睾体。将 cAMP 和 Ca 2+信号传导机制转移到精子，从而促进运动和进行顶体反应的能力由前列腺 EV 或前列腺体介导  男性生殖道 EV 与精子之间相互作用的重要性在比较输精管结扎男性的精子功能时，与获能、运动能力和受精潜能受损的健康对照组相比得到了最好的体现。

Fig. 2Adult male reproductive tract, seminiferous tubule and summary of the release of EVs.

EV 在泌尿系统癌症的发展中发挥着重要作用 [ 54 ]。它们的持续生产和定制货物装载意味着它们的生产受到高度监管，并有助于它们操纵单个细胞和组织的能力 [ 55 ]。它们通过循环系统和淋巴系统广泛分布于全身，这使它们有可能为未来的转移扩散“准备好”各个部位 [ 20 , 56 ]。这最大的特点是它们对转移前生态位的发展和维持以及肿瘤微环境的调节的贡献 [ 57 , 58] 通过操纵免疫系统，减弱其对转移癌细胞的反应[ 59、60 ]。癌症衍生的 EV 通过与受体细胞的相互作用来调节它们的作用，调节它们的功能以将组织转化为支持性的促转移环境 [ 61 ]。这方面的一些例子包括巨噬细胞转化为支持肿瘤的巨噬细胞、通过激活内皮细胞促进血管生成以及癌症相关成纤维细胞的发育 [ [61]、[62]、[63]、[64]、[65] , [66] , [67] , [68]]. 除了转移前环境的改变外，通过 EV 摄取对受体细胞的转化导致这些组织的转移器官性增加，如小鼠模型所示 [ 19 ]。

EV 赋予受体细胞化疗抗性 [ [69] , [70] , [71] ]，通过传递蛋白质，如 ATP 结合盒 B 亚家族成员 1 (ABC1) [ 72 ] 转移细胞凋亡抑制剂 [ 73 ] , 增加肿瘤侵袭和转移 [ 74 , 75 ]。响应化疗而释放的更多 EV 突显了 EV 介导的细胞内通讯响应细胞应激的激增 [ 74 ]；可能赋予受体细胞促生存特性 [ 76 ]。

许多 EV 功能是通过其货物介导的，随着其隔离和检测的进步，对货物的表征正在迅速增长[ 77、78]. 越来越多的研究报告了 EV 货物与诊断准确性、治疗预后、治疗反应以及许多生物过程的关系。起初，这似乎预示着与泌尿系统恶性肿瘤相关的精准医学的新时代，但是，必须考虑分离这些 EV 以及可能的共沉淀分子的方法。一种常见的 EV 分离技术，例如基于 EV 的生物物理特性的超离心颗粒，但是，也可能沉淀出相似大小的蛋白质（通常被报告为新型生物标志物）。

Rimmer MP, Gregory CD, Mitchell RT. Extracellular vesicles in urological malignancies. Biochim Biophys Acta Rev Cancer. 2021 Aug;1876(1):188570. doi: 10.1016/j.bbcan.2021.188570. Epub 2021 May 19. PMID: 34019971; PMCID: PMC8351753.

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