外泌体的临床诊断价值，你知道多少？

外泌体（Exosomes）是一种细胞分泌到胞外的囊泡，其大小为 30-150 nm，呈茶托状结构，内部含有核酸（DNA 和 RNA）、蛋白质、脂质等多种分子。外泌体参与细胞间的沟通，可以将其装载的分子传递给不同细胞，改变受体细胞内部一些分子的含量，从而影响受体细胞的状态和功能。

图一 图片来自于丁香园

随着我们对外泌体深入的了解，外泌体在液体活检中的诊断价值逐渐显现。谈到液体活检，我们最先想到的是循环肿瘤细胞（CTC）和循环肿瘤 DNA（ctDNA），而外泌体作为一种新的液体活检方式，正在受到很多人的关注。

2019年，FDA 授予 Bio-Techne 公司的诊断前列腺癌的液体活检测试 ExoDx Prostate IntelliScore（EPI）突破性医疗器械认定（breakthrough device）。这是第一个基于外泌体（exosome）的液体活检测试获得这一认定，具有重要的里程碑意义。

下面我们将从外泌体的各个组分来解析外泌体在液体活检中的意义：

一、以外泌体 miRNA 为标志物：

山东省肿瘤医院谢丽和宋现让课题组合作发表论文[1]，阐述了来自结肠直肠癌（CRC）患者和健康人血清外泌体中的 miRNA 表达有明显的差异。

作者先通过外泌体 miRNA 测序（4 个 CRC 患者和 2 个健康人）观察外泌体的 miRNA 差异表达，选取了 29 个下调 miRNAs 和 9 个上调 miRNAs 作为候选标志物。

再使用 RT-qPCR（165 个 CRC 患者和 153 个健康人）进一步验证，最后发现与健康人相比，早期 CRC 患者外泌体 miR-99b-5p 和 miR-150-5p 的表达水平显著降低，术后外泌体 miR-99b-5p 和 miR-150-5p 的表达水平显著升高。

图二 外泌体分离与 WB 检测

图三 外泌体的 miRNA 测序

二、以外泌体 tRNA 为标志物：

四川大学华西医院彭勇课题组发表文章[2]，揭示了 tRNA 衍生的小 RNA（tsRNA）在肝癌患者血浆外泌体中显著增加。作者通过小 RNA 测序观察肝癌患者和健康人血浆外泌体中的差异，再通过 RT-qPCR 进行表达验证。

文章发现，肝癌患者血浆外泌体中四种 tsRNAs (tRNA-ValTAC-3、tRNA-GlyTCC-5、tRNA-ValAAC-5 和 tRNA-GluCTC-5)的水平显著升高，这表明血浆外泌体tsRNA可以作为一种新的诊断生物标志物。

图四 细胞培养上清外泌体的 tsRNAs 谱

图五 血浆外泌体的 tsRNAs 谱

三、以外泌体蛋白为标志物：

Raghu Kalluri 教授与他的研究团队发表研究论文[3]，阐明胰腺癌患者血清中外泌体表达了一种特殊的蛋白 glypican-1 (GPC1)，而在健康人和胰腺其他疾病血清外泌体中没有检测到 GPC1。因此，GPC1 阳性的循环外泌体(crExos)可作为一种潜在的非侵入性诊断和筛查的工具，用于发现胰腺癌的早期阶段，从而促进可能的外科治疗。

图六 血清外泌体的检测

四、以外泌体内脂质为标志物：

Alicia Llorente 教授与其团队发表研究结果[4]，阐释尿液外泌体中脂类物质可以作为前列腺癌患者的潜在诊断标志物。本文通过高通量质谱定量脂质组学分析前列腺癌患者和健康人尿液外泌体发现，脂质中磷脂酰丝氨酸(PS，18:1/18:1)和乳糖神经酰胺(d18:1/16:0)的差异显著性最高。

图七 尿液外泌体中的脂类分析

五、以外泌体内蛋白质为标志物：

山东大学附属山东省肿瘤医院宋现让和谢丽课题组发表研究文章[5]，揭示了非小细胞肺癌(NSCLC)患者血清外泌体中的蛋白质可以作为潜在的诊断指标。

本文作者通过分离 46 个健康人和 125 个 NSCLC 患者血清的外泌体，发现与健康组相比，外泌体中 α2-HS 糖蛋白（AHSG）和细胞外基质蛋白 1（ECM1）表达显著升高，再结合肿瘤标志物癌胚抗原（CEA）同时检测，可以提高诊断准确性。

图八 NSCLC 患者和健康人血清外泌体的对比分析

六、以外泌体中 lncRNA 为标志物：

Mahnaz Taleb 教授及其团队发表研究[6]，展示了阿尔茨海默病（AD）患者血浆中外泌体的 lncRNA 可作为 AD 不同阶段的一种潜在诊断标志物。

本文作者发现，外泌体 BACE1-AS 水平在人的 pre-AD 阶段较低，而在 full-AD 阶段表达水平较高，此外，ROC 曲线也表明了 BACE1-AS 水平可以区分 pre-AD 和健康组、full-AD 和健康组、pre-AD 和 full-AD 组。因此，AD 不同发展阶段的外泌体 BACE1-AS 水平可成为一种强有力的血液标志物。

图九 血浆和血浆来源的外泌体中 BACE1-AS 水平

随着人们对外泌体的逐渐了解，其诊断价值将在很多疾病应用中被挖掘。临床样本中外泌体的来源主要是血浆或血清，其次还有神经系统的脑脊液、泌尿系统的尿液等。

预测未来外泌体将会和 CTC、ctDNA 一起成为临床诊断的主要检测方法，为人类疾病的诊断和发现提供新的视角。