综述：微载体与巨效应——胶质母细胞瘤中外泌体微小RNA的免疫调节、诊断、预后及治疗维度文献综述

《Cellular and Molecular Neurobiology》：Microcargos with Megaeffects: A Literature Review of Immunomodulatory, Diagnostic, Prognostic, and Therapeutic Dimensions of Exosomal MicroRNAs in Glioblastoma Multiforme

本综述系统阐述了胶质母细胞瘤（GBM）来源的外泌体微小RNA（miRNA）在肿瘤免疫微环境（TME）中的关键作用，重点探讨了其通过调控巨噬细胞/小胶质细胞（GAMs）和髓源性抑制细胞（MDSCs）等免疫细胞，影响Wnt/β- catenin、PI3K/Akt、NF-κB等重要信号通路，从而促进肿瘤进展和免疫逃逸的机制。文章还总结了外泌体miRNA作为新型液体活检标志物在GBM非侵入性诊断、预后判断中的潜力，以及基于间充质干细胞（MSC）递送治疗性miRNA等新兴治疗策略，为GBM的诊疗提供了新的视角和方向。

　　

背景

胶质瘤是一种起源于神经胶质细胞的原发性脑肿瘤。根据世界卫生组织（WHO）的分类，星形细胞瘤被分为I至IV级，其中胶质母细胞瘤（GBM）属于IV级弥漫性星形细胞瘤。GBM是成人中最常见的原发性脑肿瘤，具有侵袭性强、预后差、治疗选择有限的特点。其肿瘤微环境（TME）在肿瘤发生和治疗抵抗中扮演着关键角色。TME中的细胞成分，如胶质瘤相关巨噬细胞/小胶质细胞（GAMs）和髓源性抑制细胞（MDSCs），以及分子成分，如细胞外囊泡（EVs），共同构成了高度免疫抑制的微环境。

外泌体生物发生

外泌体是细胞分泌的纳米级细胞外囊泡，其生物发生是一个复杂的过程。它起始于早期分选内体（ESE）的形成，随后转变为晚期分选内体（LSE）并形成多泡体（MVB）。MVB膜内陷形成腔内囊泡（ILV），即未来的外泌体。MVB的命运取决于其胆固醇含量，高胆固醇水平促进其与质膜融合并释放ILV作为外泌体，而低水平则导向溶酶体降解。外泌体的形成主要受两种机制调控：ESCRT（内体分选复合物所需运输复合物）依赖途径和ESCRT非依赖途径。

ESCRT复合物由ESCRT-0、-I、-II、-III四个亚单位及相关蛋白（如ALIX、Tsg101）组成，负责识别和分选泛素化蛋白货物。ESCRT非依赖途径则涉及神经酰胺、四跨膜蛋白（如CD9、CD63、CD81）以及Rab GTP酶（如Rab5、Rab7、Rab11、Rab27、Rab35）等，它们在膜弯曲、货物分选和囊泡运输中起作用。特别是在胶质母细胞瘤的缺氧微环境中，ESCRT非依赖途径的作用可能更为显著。

外泌体货物

外泌体携带丰富的生物活性分子，包括蛋白质、核酸（如mRNA、非编码RNA）和脂质。其蛋白质组包含整合素、四跨膜蛋白、热休克蛋白（HSP）、主要组织相容性复合体（MHC）等。核酸货物中，微小RNA（miRNA）是重要的调控分子。RNA结合蛋白（如hnRNPs、SYNCRIP、Ago2）参与RNA分选进入外泌体的过程。脂质组成则以胆固醇、鞘磷脂、神经酰胺等为特征。

微小RNA的生物发生

miRNA的生物发生分为经典和非经典途径。经典途径始于RNA聚合酶II转录产生初级miRNA（pri-miRNA），随后被微处理器复合体（DROSHA-DGCR8）切割成前体miRNA（pre-miRNA）。pre-miRNA经Exportin 5（XPO5）输出到胞质，被Dicer酶进一步加工成成熟的miRNA双链。其中一条链被加载到Argonaute（AGO）蛋白上，形成RNA诱导的沉默复合体（RISC），通过结合靶mRNA的3'非翻译区（3' UTR）导致其降解或翻译抑制。非经典途径包括mirtrons（源自内含子）、Dicer非依赖途径、snoRNA来源的miRNA和tRNA来源的miRNA（如tRFs）。

外泌体miRNA介导的胶质瘤驱动级联

外泌体miRNA通过调控多种信号通路参与胶质瘤的进展。例如，间充质干细胞（MSC）来源的外泌体miR-133b通过抑制EZH2，下调Wnt/β-catenin通路，从而破坏胶质瘤发展。血清中高表达的exosomal miR-301a通过减少PTEN表达，激活Akt信号通路（PI3K/AKT/mTOR），增强胶质瘤细胞增殖和侵袭。外泌体miR-148a-3p则通过激活EGFR/MAPK通路促进肿瘤血管生成和增殖。此外，外泌体miRNA还调控Notch信号、NF-κB通路等，在胶质瘤的发病机制和治疗中发挥作用。

外泌体miRNA在免疫系统中的作用概述

胶质瘤微环境中的免疫细胞，特别是GAMs和MDSCs，是肿瘤进展和免疫逃逸的重要帮凶。胶质瘤来源的外泌体及其miRNA货物在调节这些免疫细胞的功能中至关重要。

小胶质细胞和巨噬细胞

GAMs是胶质瘤TME中最丰富的浸润免疫细胞。胶质瘤来源的外泌体miRNA可以诱导巨噬细胞/小胶质细胞向M2表型（促肿瘤）极化。例如，缺氧胶质瘤来源的外泌体（H-GDE）中的miR-1246通过靶向TERF2IP，激活STAT3并抑制NF-κB，促进M2极化。类似地，外泌体miR-25-3p、miR-3184-3p、miR-3591-3p和miR-6733-5p等也通过不同的靶点（如CBLB、RSAD2、IGF2BP3）和信号轴（如JAK2/STAT3, PI3K/Akt/mTOR）驱动M2极化，从而营造免疫抑制微环境。

MDSCs

MDSCs在胶质瘤进展中通过抑制T细胞和NK细胞活性等方式促进免疫逃逸。胶质瘤来源的外泌体，特别是H-GDE，能够促进MDSCs的扩增和免疫抑制功能。例如，外泌体miR-21和miR-10a分别通过PTEN/PI3K/AKT和RORA/IκBα/NF-κB信号轴促进MDSCs发育。外泌体miR-29a和miR-92a通过抑制Hbp1和Prkar1a来驱动MDSCs扩增。此外，外泌体miR-1246和miR-1298-5p也能增强MDSCs的免疫抑制特性。甚至胶质瘤相关的间充质干细胞（GaMSCs）来源的外泌体miR-21也能通过miR-21/SP1/DNMT1正反馈环路增强MDSCs的免疫抑制功能。

NK细胞

关于外泌体miRNA对NK细胞的直接调节研究相对较少。有研究表明，胶质瘤细胞来源的外泌体miR-378a-3p可降低NK细胞中颗粒酶B的表达，从而削弱其细胞毒性。而胶质瘤来源的miR-92a可诱导NK细胞产生IL-6+ IL-10+表型，削弱其抗肿瘤能力。有趣的是，胶质瘤释放的外泌体miR-1983可通过激活TLR7和上调IFN-β，激活NK细胞，增强其抗胶质瘤作用。

T淋巴细胞

外泌体miRNA对T淋巴细胞的调节多是间接通过MDSCs介导的。例如，外泌体miR-10a和miR-21促进的MDSCs能够抑制CD8+ T细胞的增殖和功能。外泌体miR-1246、miR-29a、miR-92a和miR-1298-5p也通过MDSCs间接抑制T淋巴细胞。

临床重要性

诊断

由于现有诊断方法（如MRI和病理活检）的局限性，开发非侵入性、高特异性的早期诊断工具至关重要。外泌体miRNA作为液体活检标志物展现出巨大潜力。多项研究证实，体液（如血液、脑脊液-CSF）中外泌体miRNA的表达水平与胶质瘤的存在、分级和复发密切相关。

例如，脑脊液中外泌体miR-21水平在高级别胶质瘤患者中显著升高，曲线下面积（AUC）达0.872。血清外泌体miR-301a（AUC=0.937）、miR-210（AUC=0.856）、miR-9（AUC=0.800）等的表达水平也与胶质瘤诊断和分级相关。此外，外泌体miR-205和miR-2276-5p在胶质瘤中表达下调，也具有诊断价值。组合多个miRNA（如miR-98-5p、miR-183-5p、miR-323-3p、miR-19b-3p）或应用机器学习模型可进一步提高诊断准确性。外泌体miRNA还有助于区分胶质瘤与颅内淋巴瘤（IL）或脑转移瘤。

预后

外泌体miRNA也是预测胶质瘤患者预后的有力工具。研究发现，外泌体miR-21的高表达与患者总生存期（OS）缩短和肿瘤复发相关。miR-301a的上调与较低的Karnofsky功能状态（KPS）评分和不良预后相关（风险比-HR=2.31）。miR-210的高表达也预示较差的OS。相反，外泌体miR-2276-5p的低表达与较差的生存率相关。其他miRNA如miR-10b、miR-221/222的高表达，以及miR-181d的高表达（与较好的功能结局相关），也都显示出预后价值。

治疗

基于外泌体miRNA的治疗策略主要包括：递送肿瘤抑制性miRNA、抑制促癌miRNA以及利用工程化间充质干细胞（MSC）来源的外泌体递送治疗性miRNA。

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  递送肿瘤抑制性miRNA：例如，表达miR-302-367簇的工程化胶质瘤干细胞（GSCs）能够通过外泌体将该miRNA递送至周围肿瘤细胞，抑制肿瘤生长。
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  抑制促癌miRNA：利用携带“海绵”结构（如抗miR-21 decoy）的外泌体，可以中和促癌miRNA（如miR-21）的功能，诱导肿瘤细胞凋亡。
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  MSC来源的miRNA外泌体：MSC具有肿瘤趋向性和低免疫原性，是理想的药物递送载体。工程化MSC分泌的外泌体可携带多种肿瘤抑制性miRNA，如miR-124a（抑制GSCs）、miR-512-5p（靶向JAG1）、miR-29a-3p（靶向ROBO1）、miR-7（诱导TRAIL依赖性凋亡）、miR-133b（抑制Wnt/β-catenin通路）、miR-584-5p（降低CYP2J2）、miR-199a（抑制AGAP2）和miR-146b（阻断NF-κB、EGFR、SMAD4）等，在临床前研究中显示出显著的抗肿瘤效果。
  与合成纳米颗粒相比，天然外泌体具有生物相容性好、靶向性强、免疫原性低等优势，是更有前景的药物递送系统。

挑战与未来展望

尽管外泌体miRNA在胶质瘤诊疗中前景广阔，但仍面临挑战，如不同研究间存在异质性（样本来源、检测方法等），部分miRNA的研究结果甚至存在矛盾。未来研究方向包括：拓展液体活检样本来源（如唾液、尿液）；开发新的MSC来源（如沃顿胶、脂肪、脐带来源的MSC）；将外泌体递送与基因编辑技术（如CRISPR/Cas9）或其他治疗手段（如聚焦超声-FUS）相结合，以增强治疗效率和应用范围。

结论

外泌体miRNA是胶质瘤病理生理过程中的关键调控因子，特别是在塑造免疫抑制性微环境中发挥核心作用。它们作为非侵入性生物标志物在胶质瘤诊断和预后判断中具有重要价值，同时基于外泌体的 miRNA 治疗策略也为克服当前治疗困境提供了新希望。未来的研究需要更深入地探索其分子机制，并推动其向临床应用的转化。