通過(guò)細(xì)胞外囊泡（EV）（包括外泌體和微泡）的細(xì)胞之間的區(qū)室間交換已經(jīng)成為協(xié)調(diào)腫瘤起始和進(jìn)化過(guò)程中惡性細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞之間復(fù)雜通信的中心機(jī)制。EV介導(dǎo)通信的一些最關(guān)鍵的過(guò)程，包括EV生物發(fā)生和EV攝取，可以通過(guò)位于生產(chǎn)者和受體細(xì)胞以及EV上的硫酸乙酰肝素蛋白多糖（HSPG）介導(dǎo)。HSPG依賴的途徑作為一些病毒利用的途徑，從進(jìn)化的角度來(lái)看，EV可能被視為病毒顆粒的內(nèi)源對(duì)應(yīng)物。癌細(xì)胞衍生的EV通過(guò)生物活性表面分子的直接相互作用，通過(guò)將蛋白質(zhì)和核酸轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中或通過(guò)受體細(xì)胞可以用作能量源的代謝物的轉(zhuǎn)移來(lái)發(fā)揮其促原性效應(yīng)。7月2日隆德大學(xué)腫瘤學(xué)和病理學(xué)團(tuán)隊(duì)在Seminars in Cancer Biology點(diǎn)擊查看影響因子上發(fā)表了“The pleiotropic role of proteoglycans in extracellular vesicle mediated communication in the tumor microenvironment”，文章討論HSPG家族在EV通信的這些不同背景下的多效性作用，特別關(guān)注腫瘤發(fā)展。提出EV相關(guān)PG作為信號(hào)分子的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)庫(kù)和分子伴侶，其在EV和腫瘤靶細(xì)胞之間的配體交換中具有潛在影響。通過(guò)HSPG進(jìn)行EV介導(dǎo)的通信的原始性后果應(yīng)該促進(jìn)針對(duì)EV-HSPG相互作用的治療方法的發(fā)展，作為癌癥治療中的新策略。

1、細(xì)胞外囊泡介導(dǎo)的癌癥通訊

真核細(xì)胞通過(guò)與鄰近細(xì)胞和遠(yuǎn)處細(xì)胞的協(xié)調(diào)，相互通信來(lái)調(diào)節(jié)其許多基本過(guò)程。與可溶性因子介導(dǎo)的細(xì)胞 - 細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)一起，細(xì)胞外囊泡（EV）介導(dǎo)的通訊在過(guò)去幾十年中已經(jīng)建立，作為不同病理?xiàng)l件下的關(guān)鍵過(guò)程，在癌癥生物學(xué)中具有特殊的相關(guān)性。EV分泌是所有細(xì)胞類型的常見(jiàn)機(jī)制，并且在癌癥發(fā)展和診斷的背景下尤其活躍且相關(guān)。不同的EV群體由癌細(xì)胞主動(dòng)分泌，它們的蛋白質(zhì)標(biāo)記，大小和密度不同。這些EV主要包括在質(zhì)膜出芽后產(chǎn)生的直徑為100-1000nm的微泡，以及直徑為30-50nm的外泌體，其來(lái)源于內(nèi)體區(qū)室，因此富含內(nèi)體標(biāo)記物。另外，垂死細(xì)胞釋放多種EV，一起定義為凋亡細(xì)胞衍生的EV，其包括大的膜結(jié)合囊泡以及參與凋亡細(xì)胞清除和細(xì)胞間通訊的較小囊泡.EV依賴性細(xì)胞串?dāng)_的表征已經(jīng)導(dǎo)致認(rèn)識(shí)到將真核細(xì)胞定義為由基質(zhì)膜界定的禁止細(xì)胞間區(qū)室交換的區(qū)室不再嚴(yán)格有效。相反，應(yīng)該理解，由于膜封閉的細(xì)胞衍生的區(qū)室的擴(kuò)散邊界，細(xì)胞的作用范圍難以界定。

1.1、EV調(diào)解的消息有多種形式：廢物容器，信號(hào)體或食品卡車？

EV /外泌體生物學(xué)的最初發(fā)現(xiàn)描述了多泡體（MVB）衍生的囊泡，作為網(wǎng)狀細(xì)胞消除不必要的跨膜蛋白的途徑。還發(fā)現(xiàn)EV有助于去除對(duì)細(xì)胞有害的錯(cuò)誤折疊蛋白質(zhì)或代謝廢物。更有趣的是，生物活性分子如miRNA，蛋白質(zhì)和大分子代謝物已被證明可分類為EV，從而將EV定義為具有特殊信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)潛能的復(fù)雜細(xì)胞器。已經(jīng)表明，EV組合物取決于分泌細(xì)胞的狀態(tài)，其中缺氧神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞反映它們的EV含量的狀態(tài)，并且由含有例如缺氧細(xì)胞的缺氧細(xì)胞分泌EV。表面上的組織因子可以啟動(dòng)血管生成并加速腫瘤生長(zhǎng)。通過(guò)EVs轉(zhuǎn)移活性miRNA，EVs可以通過(guò)直接結(jié)合受體細(xì)胞中的靶mRNA來(lái)調(diào)節(jié)基因表達(dá)。已被廣泛研究。然而，每個(gè)囊泡中含有的miRNA數(shù)量的定量分析表明，每EV的miRNA數(shù)量非常少，這使得人們對(duì)EV作為miRNA轉(zhuǎn)移載體的功效產(chǎn)生了懷疑。

除了蛋白質(zhì)和核酸之外，其他類型的代謝物被分類到EV，包括脂質(zhì)如膽固醇酯和脂肪酸。值得注意的是，在脂肪細(xì)胞衍生的EV上發(fā)現(xiàn)了不同的脂質(zhì)特征。這些細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)儲(chǔ)存中的一些泄漏到EV中的可能性在癌細(xì)胞脂質(zhì)代謝領(lǐng)域中建立了新的視角。在EV內(nèi)化后，含有EV的內(nèi)體將與晚期內(nèi)體和溶酶體融合，酸性pH可以增強(qiáng)其他剛性EV膜的膜融合。該膜融合過(guò)程將允許EV的腔內(nèi)容物直接釋放到受體細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中。重要的是，脂質(zhì)分選對(duì)EV的特異性和潛在的調(diào)節(jié)機(jī)制是關(guān)鍵問(wèn)題，有待進(jìn)一步研究。通常認(rèn)為某些膜蛋白，由于它們優(yōu)選富含EV膜的富含膽固醇的筏結(jié)構(gòu)域而被分類為EV。然而，分泌的EV的脂質(zhì)組成顯然是高度動(dòng)態(tài)的，因此伴隨的膜蛋白的特性可以變化。

Figure 1：EV在腫瘤細(xì)胞通訊中的多方面作用。腫瘤來(lái)源的EV在其腔室中攜帶活性信號(hào)分子，如跨膜蛋白和與跨膜蛋白結(jié)合的腔外貨物。信號(hào)激活可以通過(guò)直接EV-腫瘤細(xì)胞相互作用或通過(guò)內(nèi)化后EV-貨物的轉(zhuǎn)移而發(fā)生。初步研究將EV視為細(xì)胞廢物，因?yàn)樗鼈兛梢耘懦鲥e(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)并從分泌細(xì)胞中排出多余的代謝物。如果從不同的角度來(lái)看，它們豐富的大分子組合物可以作為通常營(yíng)養(yǎng)缺乏的腫瘤環(huán)境中特別相關(guān)的受體細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)源。重要的是，由于EV存在于體液中并攜帶所有類別的大分子，因此它們是用于非侵入性診斷的強(qiáng)有力的生物標(biāo)志物候選者。

2. EV介導(dǎo)的細(xì)胞間通訊中的腫瘤細(xì)胞相關(guān)PG

蛋白多糖（PGs）是復(fù)雜的大分子，由與線性糖胺聚糖（GAG）鏈共價(jià)修飾的核心蛋白構(gòu)成，包括交替的葡糖醛酸和N-乙酰葡糖胺或N-乙酰半乳糖胺殘基，產(chǎn)生HSPGs和硫酸軟骨素PGs。硫酸乙酰肝素（HS）PG在癌癥中作為細(xì)胞表面受體的良好作用涉及多種促腫瘤發(fā)生因子，細(xì)胞因子和趨化因子的隔離和結(jié)合。最近，HSPG已成為外泌體生物發(fā)生以及EV攝取的關(guān)鍵參與者。因此，當(dāng)試圖理解EV介導(dǎo)的細(xì)胞-細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)的基本原理時(shí)，PG重塑關(guān)于其GAG含量和結(jié)構(gòu)的改變以及核心蛋白表達(dá)的重要性已成為重要方面。

2.1、外泌體生物發(fā)生中的PGs

外胚層在質(zhì)膜向內(nèi)出芽后起源于內(nèi)體區(qū)室，隨后內(nèi)體自我內(nèi)陷，從而產(chǎn)生MVB。 MVB與質(zhì)膜融合導(dǎo)致外泌體胞吐進(jìn)入細(xì)胞外區(qū)室。特別地，已經(jīng)描述了膜相關(guān)PG在外泌體的生物發(fā)生中的作用.SDC1可以通過(guò)HS和CS鏈進(jìn)行修飾，作為SDC1- syntenin-alix軸的一部分參與外泌體生物發(fā)生。通過(guò)控制內(nèi)吞作用和再循環(huán)到細(xì)胞膜，Syntenin對(duì)于SDC的膜可用性至關(guān)重要.SDC1通過(guò)syntenin的再循環(huán)通過(guò)其與PIP2的直接相互作用而發(fā)生，并且取決于小GTP酶ARF6的活化。細(xì)胞質(zhì)蛋白質(zhì)syntenin與其PDZ結(jié)構(gòu)域中的一個(gè)結(jié)合SDC1的細(xì)胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域，并且可以與其他PDZ,Dlg1和Zonula occludens-1蛋白結(jié)合到alix域。Alix通過(guò)與TSG101和CHMP4的相互作用與轉(zhuǎn)運(yùn)所需的內(nèi)體分選復(fù)合物（ESCRT）相關(guān)聯(lián)，這已被證明對(duì)外泌體貨物的選擇和加載很重要。

除了SDC1的細(xì)胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域參與外泌體生物發(fā)生外，通過(guò)乙酰肝素酶修飾其細(xì)胞外HS鏈與外泌體生物發(fā)生有關(guān)。乙酰肝素酶介導(dǎo)的外泌體產(chǎn)生可能通過(guò)增強(qiáng)的SDC1聚集和SDC1- syntenin-alix復(fù)合物的形成而發(fā)生。在這種情況下，有意義的是，EV-SDC1最近被鑒定為血漿生物標(biāo)志物，可以是非 - 從低級(jí)別膠質(zhì)瘤中侵襲性分化惡性高級(jí)別膠質(zhì)瘤。可以想象惡性腫瘤對(duì)EV-SDC1的分泌增加與SDC1在EV生物發(fā)生中的直接作用有關(guān)。未來(lái)的研究應(yīng)該探討SDC1介導(dǎo)的EV生物發(fā)生途徑的誘導(dǎo)是否賦予更具攻擊性的腫瘤表型。如果是這樣，SDC1將成為EV機(jī)械擾動(dòng)的有趣目標(biāo)，并且EV-SDC1作為這種策略的有吸引力的生物標(biāo)志物。

Thomson及其同事首先通過(guò)刺激EV釋放以及影響EV貨物和功能來(lái)提出乙酰肝素酶在EV/外泌體調(diào)節(jié)中的重要性。乙酰肝素酶作為ECM重塑中的關(guān)鍵酶，通過(guò)酶促和非酶功能影響腫瘤進(jìn)展的重要性已得到廣泛研究。此外，諸如缺氧和酸中毒的腫瘤微環(huán)境因素可以改變乙酰肝素酶的表達(dá)和活性，從而增強(qiáng)其轉(zhuǎn)移前的特征。缺氧和酸中毒在何種程度上調(diào)節(jié)SDC1依賴的外泌體生物發(fā)生的其他方面仍有待闡明。值得注意的是，SDC1可以攜帶HS和CS鏈，并且可以想象這些類型的GAG的相對(duì)豐度對(duì)應(yīng)激因子敏感，對(duì)外泌體形成具有潛在的后果。GAG和PG機(jī)制如何微調(diào)腫瘤微環(huán)境中的EV依賴性信號(hào)傳導(dǎo)應(yīng)該是未來(lái)研究的一個(gè)有趣領(lǐng)域。

Figure 2：癌細(xì)胞表面蛋白多糖與EV生物發(fā)生和攝取有關(guān)。 （A）細(xì)胞表面蛋白多糖（PG），特別是硫酸乙酰肝素（HS）蛋白多糖（HSPG）syndecan-1（SDC1）已經(jīng)通過(guò)SDC1- syntenin-alix途徑涉及外泌體生物發(fā)生。SDC1內(nèi)化后，SDC1的胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域與syntenin（SYNT）結(jié)合，后者可同時(shí)與alix蛋白結(jié)合。ESCRT成員與alix結(jié)合并誘導(dǎo)內(nèi)體區(qū)室和腔內(nèi)體（ILV）形成的自我內(nèi)陷，從而產(chǎn)生多泡體（MVB）。在MVB與質(zhì)膜融合后，外泌體被釋放到細(xì)胞外區(qū)室。 （B）HSPG通過(guò)作為囊泡與細(xì)胞表面結(jié)合的受體參與細(xì)胞外囊泡（EV）攝取。在EV結(jié)合PG的HS鏈后，同時(shí)與幾種受體結(jié)合可以觸發(fā)HSPG聚集并誘導(dǎo)內(nèi)化。已顯示這種EV攝取途徑發(fā)生在稱為脂筏的質(zhì)膜的富含膽固醇的結(jié)構(gòu)域中并且依賴于磷酸-ERK活化。內(nèi)化后，內(nèi)體區(qū)室中的低pH增強(qiáng)乙酰肝素酶活性，這可用于增強(qiáng)來(lái)自HS鏈的EV釋放。類似地，這些區(qū)室中的低pH增強(qiáng)了EV-內(nèi)體膜融合，允許EV內(nèi)容物的細(xì)胞質(zhì)釋放。

2.2、硫酸乙酰肝素PGs作為外泌體內(nèi)化的主要受體

由于其GAG鏈的聚陰離子電荷，PG作為多種多元配體的“著陸軌道”，包括多胺，核酸 - 肽復(fù)合物，陽(yáng)離子脂質(zhì)，病毒衣殼蛋白，載脂蛋白和GF。HSPG被描述為通過(guò)呈遞高親和力酪氨酸激酶受體有效的GF信號(hào)傳導(dǎo)所必需的，作為高親和力分子如脂蛋白內(nèi)化的共同受體以及服務(wù)作為真正的內(nèi)化受體。探索并展示了HSPGs作為主要內(nèi)化受體的重要性，該受體參與了具有外泌體樣特征的EV細(xì)胞的癌細(xì)胞攝取。值得注意的是，還可以觀察HSPG對(duì)外泌體功能影響的重要性。外泌體誘導(dǎo)的ERK1 / 2信號(hào)傳導(dǎo)以及外泌體依賴性癌細(xì)胞遷移均在PG缺陷型突變細(xì)胞中以及當(dāng)用PG抑制性木糖苷處理親本細(xì)胞時(shí)減弱。此外，沒(méi)有證據(jù)表明硫酸軟骨素（CS）PGs參與外泌體攝取，指出HSPGs作為EV細(xì)胞相互作用的重要參與者的特異性。有趣的是，SDC在脂筏結(jié)構(gòu)域中的聚類已被證明是其內(nèi)化的重要步驟。相對(duì)大尺寸的EV可潛在地促進(jìn)多個(gè)細(xì)胞表面SDC與幾種EV蛋白的結(jié)合，使它們接近并促進(jìn)它們的聚集和支架細(xì)胞內(nèi)下游介質(zhì)的內(nèi)化。

HSPG主要通過(guò)網(wǎng)格蛋白和獨(dú)立于caveolin的內(nèi)吞途徑內(nèi)化，其被一些病原體如病毒利用進(jìn)入真核細(xì)胞。相比之下，尚未表征參與HSPG相互作用和攝取的EV的表面配體。部分地由于相對(duì)大和非均相HS鏈的多價(jià)結(jié)合能力，在同樣異質(zhì)的EV的表面上指定相互作用配體是具有挑戰(zhàn)性的。在骨髓瘤模型中，發(fā)現(xiàn)纖連蛋白介導(dǎo)EV細(xì)胞相互作用，作為EV-PG和細(xì)胞膜-PG之間的橋梁。然而，沒(méi)有探討這些相互作用對(duì)EV攝取的影響。在神經(jīng)膠質(zhì)瘤的其他模型系統(tǒng)中得出結(jié)論，EV相關(guān)的HSPG對(duì)于EV攝入受體細(xì)胞不是必需的，盡管SDC和GPC PG都顯示與EV相關(guān)。EV-PGs，EV-PG配體的相對(duì)豐度以及細(xì)胞表面HSPG結(jié)構(gòu)和細(xì)胞特異性EV攝取機(jī)制的差異可以協(xié)調(diào)EV-細(xì)胞相互作用并且可以解釋不同細(xì)胞類型之間的差異。因此，旨在尋找通過(guò)HSPG參與EV-細(xì)胞相互作用和細(xì)胞攝取的關(guān)鍵EV相關(guān)配體的進(jìn)一步研究仍然是高度關(guān)注的領(lǐng)域。目前根據(jù)對(duì)肝素/ HS的高親和力或低親和力來(lái)表征膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞衍生的EV的全球表面蛋白質(zhì)組，目的是更好地理解EV攝取的機(jī)制以及尋找阻止EV通信的潛在蛋白質(zhì)靶標(biāo)。

2.3、EV-PG作為分子伴侶，動(dòng)態(tài)信號(hào)傳導(dǎo)儲(chǔ)庫(kù)和癌癥生物標(biāo)志物

作為通用信號(hào)實(shí)體的EV的潛力不限于通過(guò)膜插入的EV蛋白轉(zhuǎn)移腔內(nèi)容物和靶細(xì)胞的順?lè)崔D(zhuǎn)活化。與HSPG的靜電相互作用可在腫瘤微環(huán)境中起重要的信號(hào)傳導(dǎo)作用。循環(huán)外泌體GPC1可以檢測(cè)胰腺癌發(fā)展的早期階段，患者血漿EV中的SDC-1可以用作生物標(biāo)志物來(lái)區(qū)分高級(jí)惡性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤和低級(jí)別膠質(zhì)瘤。除了它們作為生物標(biāo)志物的潛力之外，EV表面PGs與細(xì)胞表面和ECM駐留PGs類似，構(gòu)成了多元配體的混雜結(jié)合平臺(tái)，包括穩(wěn)定的結(jié)合配偶體如GF和細(xì)胞因子等.EV上的高親和力，低容量配體受體的相對(duì)豐度也將是腫瘤促進(jìn)分子如何在腫瘤微環(huán)境中分布的決定因素。

EV表面PG的聚陰離子GAG鏈被多元蛋白結(jié)構(gòu)域有效地調(diào)理。DNA和RNA種類代表與EV細(xì)胞-細(xì)胞通訊廣泛相關(guān)的其他聚陰離子，并且與GAG類似，對(duì)嵌入EV脂質(zhì)雙層中或與表面EV-PG結(jié)合的帶正電荷的蛋白質(zhì)具有高結(jié)合偏好。腫瘤細(xì)胞分泌的循環(huán)腫瘤DNA（ctDNA）和miRNA目前正在進(jìn)行深入研究，因?yàn)樗鼈兙哂凶鳛槟[瘤突變分析的非侵入性生物標(biāo)志物的潛力。然而，由于高負(fù)電荷提供的粘性和血清核酸酶的降解活性，這些大分子極不可能單獨(dú)在循環(huán)中傳播。通過(guò)靜電相互作用與具有多元基序的循環(huán)EV伙伴結(jié)合將提供更穩(wěn)定和合理的運(yùn)輸方式。已經(jīng)提出了一種機(jī)制，其中EV相關(guān)miRNA結(jié)合并激活受體細(xì)胞內(nèi)體中Toll樣受體（TLR）家族的成員，其可以觸發(fā)促腫瘤發(fā)生的作用。粘附于EV表面蛋白的多堿基結(jié)構(gòu)域的腔外miRNA可以類似地激活受體細(xì)胞呈遞的TLR。