脑胶质瘤是中枢神经系统肿瘤中最常见的原发恶性肿瘤，其中胶质母细胞瘤(glioblastoma，GBM)恶性程度最高。尽管有外科手术辅以放化疗的综合性治疗方案，患者在最初诊断后的中位生存期仅为12～14个月。

越来越多的证据表明，细胞外囊泡特别是外泌体在胶质瘤中具有重要的功能及作用，与肿瘤的发生发展、侵袭转移、免疫调节和化疗耐药密切相关。胶质瘤外泌体携带其母细胞的生物遗传物质，跨越血脑屏障进入血液循环，可以作为胶质瘤诊断的肿瘤标志物。作为肿瘤细胞与血脑屏障进行物质交换的信使，外泌体可以作为药物递送载体用于胶质瘤靶向治疗。

基于以上理论，近年围绕外泌体与胶质瘤进行研究，逐渐的研究重点集中到最近发现聚合酶Ⅰ和转录释放因子(polymerase-1andreleasetranscriptfactor，PTRF，又称Cavin-1)上。PTRF作为新型的胶质瘤外泌体生物标志物，在胶质瘤诊断及预后中具有重要作用。现就PTRF与外泌体在胶质瘤诊断和治疗中的相关研究进展综述如下，为外泌体在胶质瘤的诊断和治疗中的作用提供参考。

1.外泌体在胶质瘤中的作用

胶质瘤是中枢神经系统最常见的原发恶性肿瘤，其特征是高侵袭性、复发率和死亡率，其中GBM恶性程度最高，患者预后最差。最近研究证明，胶质瘤细胞可以释放大量外泌体，并且外泌体在胶质瘤的发生发展中具有重要作用。

外泌体通过运输生物分子(RNA、DNA、蛋白和脂质)介导肿瘤微环境中的细胞间通信，从而在肿瘤增殖、转移和对化疗或放疗的抵抗中发挥作用。由于其纳米尺寸，外泌体可以穿过血脑屏障，可改变胶质瘤微环境促进肿瘤进展，也可作为药物递送载体进行治疗。在过去五年中，外泌体在胶质瘤中的作用取得了研究进展。

许多研究表明，胶质瘤分泌的外泌体与正常神经胶质细胞分泌的外泌体内的物质不同。胶质瘤细胞分泌的外泌体富含EGFRvIII，血管生成因子和非编码RNA。胶质瘤细胞衍生的外泌体促进血管生成、增殖、调节肿瘤侵袭性并激活信号传导，还参与胶质瘤的治疗抵抗。Cai等报道，外泌体中miR-148a通过靶向CAMD1激活STAT3转录进而促进GBM进展。

研究表明，NDFIP1通过促进细胞摄取含PTEN的外泌体，从而下调PI3K/AKT信号。但NDFIP1在胶质瘤中的表达受到抑制，导致含PTEN外泌体的摄取减少，以维持PI3K/AKT信号传导，并促进胶质瘤细胞存活和增殖。外泌体还在胶质瘤治疗抵抗中发挥重要作用，因为它们可以从肿瘤细胞中外排治疗药物。

外泌体可促进成纤维细胞的形成，引起成纤维细胞反应，从而形成抗肿瘤药物的屏障。外泌体也可以通过生物分子(如miRNA)将药物敏感肿瘤细胞转化为耐药肿瘤细胞。鉴于它的功能特征和作用，外泌体不仅可以作为胶质瘤诊断和预后标志物，而且可以作为特异性靶向胶质瘤的治疗工具。因此，外泌体是胶质瘤诊断、预后和治疗的一个有前景的研究方向。

2.PTRF是胶质瘤外泌体的生物标志物

外泌体在肿瘤研究中的一项重要临床应用是其作为诊断和预后的生物标志物。外泌体存在于各种体液中，如血液、尿液和脑脊液等，易于获得并能反映其母细胞的状态和类型。因此，外泌体是肿瘤诊断中理想且无创的生物标志物。例如，血浆中表达CD63和caveolin-1的外泌体可被视为黑色素瘤的非侵袭性标志物，也是肿瘤患者临床治疗的新工具。

研究表明，胰腺癌细胞的外泌体富含来自母细胞表面的蛋白聚糖GPC1，其可作为胰腺癌的高度特异性生物标志物。近年来，外泌体在胶质瘤早期诊断中的研究也越来越受到重视。多种外泌体内含物(包括mRNA、miRNA、蛋白和DNA)可用于临床诊断的潜在生物标志物，包括EGFR/EGFRvIII、IL-6和miR-21等。同时结合液体活检和微流控等新检验技术为胶质瘤早期诊断和监测提供了可能。因此，胶质瘤外泌体的生物标志物亟须进一步临床前研究。

PTRF作为胶质瘤和血液外泌体的新型生物标志物，有助于胶质瘤的早期诊断和预后评判。PTRF在胶质瘤中通常被认为具有肿瘤促进作用：北京天坛医院赵继宗院士团队通过公共数据库分析阐述了PTRF与其他7个基因共同受DNA甲基化修饰，并对GBM患者具有独立预后价值;中国医学科学院彭小忠研究员课题组整合多种RNA结合蛋白(RNAbindingprotein，RBP)数据库发现PTRF作为非经典RNA结合蛋白是GBM潜在的预后标志物。

通过TCGA和CGGA公共数据库分析证明，PTRF表达水平与胶质瘤WHO级别呈正相关，且在间质型GBM中表达水平最高，预示着PTRF高表达与胶质瘤患者预后不良相关。通过分子生物学实验证明PTRF可以促进胶质瘤细胞外泌体分泌，并通过细胞间信号传递促进受体细胞的增殖。更具临床意义的是，通过比较不同级别的胶质瘤标本和相应患者血液外泌体的PTRF表达水平发现，在高级别胶质瘤与相应患者血液外泌体中PTRF表达量比低级别高。

另外，胶质瘤患者术后的血液外泌体中PTRF表达水平比术前外泌体表达有所下降，提示PTRF可以作为术后复查和判断肿瘤级别的外泌体标志物。

3.PTRF在外泌体分泌和胶质瘤耐药中的作用

先前的研究表明，PTRF促进外泌体分泌并介导胶质瘤细胞间信号传递。尚不清楚PTRF调节胶质瘤外泌体分泌和功能的机制。有研究证明PTRF与小窝蛋白1(caveolin-1，Cav-1)相互作用，是一种调控小窝形成和功能的保守型蛋白。基于此，利用生物信息学方法设计PTRF的变异体vPTRF，以阻止其与Cav-1相互作用，但表达模式和亚细胞定位均无变化。

实验结果表明，PTRF不仅促进了胶质瘤细胞外泌体的产生和分泌，也增强了外泌体在原位脑胶质瘤中的聚集能力，且通过外泌体介导小胶质细胞的募集和激活，但表达vCavin1的胶质瘤细胞外泌体并无上述效应。此研究结果表明PTRF与Cav-1相互作用在调节胶质瘤细胞外泌体的产生和功能中具有重要作用，对胶质瘤微环境具有重要影响。因此，阻断PTRF与Cav-1的相互作用以逆转外泌体在胶质瘤微环境中的作用，可能是极具前景的治疗手段。

胶质瘤，特别是GBM，往往对多种抗肿瘤治疗表现出耐药性。外泌体作为细胞间通讯的重要媒介，可导致胶质瘤细胞之间耐药能力的传播，以抵抗肿瘤治疗。作为一种DNA烷化剂，替莫唑胺(temozolomide，TMZ)通过诱导胶质瘤细胞的DNA损伤而被用于胶质瘤一线化疗，但TMZ化疗耐药限制了其治疗的持久性，导致患者预后较差。

研究表明，TMZ抗性的胶质瘤细胞衍生的外泌体可将TMZ化疗耐药性转移至TMZ敏感的受体细胞。Zhang等的研究发现，外泌体中lncRNASBF2-AS1在TMZ抗性GBM细胞中表达上调，与TMZ化疗耐药密切相关。有研究发现，PTRF在GBM多重耐药细胞株中高表达，提示PTRF与GBM化疗耐药有关。

最新研究发现了PTRF参与TMZ耐药的新机制。对TCGA和CGGA公共数据库分析发现，TMZ治疗的GBM患者预后与PTRF表达水平呈负相关。PTRF可以作为独立于MGMT甲基化水平的标志物，预测TMZ治疗GBM患者的预后。研究发现PTRF通过增加外泌体介导的TMZ原药直接外排、减少细胞内有效TMZ浓度来降低TMZ的疗效。动物实验进一步证明，TMZ联合氯喹的序贯疗法可增加细胞内TMZ浓度从而抑制GBM增殖，逆转TMZ化疗耐药。此研究为GBM患者的治疗提供了新方向，也为临床GBM的TMZ化疗耐药提供新思路。

4.基于PTRF重构胶质瘤脂质代谢的个性化治疗

多项研究表明，外泌体在胶质瘤的治疗中具有潜在价值。NK细胞衍生的外泌体靶向GBM细胞并发挥抗肿瘤作用。Hao等发现，来自人脐带间充质干细胞的外泌体通过调节miR-10a-5p/PTEN信号发挥抗肿瘤作用。将基因工程化外泌体与包括替莫唑胺在内的药物结合，可以增强对GBM细胞的治疗效果。来自胚胎干细胞的外泌体与肿瘤靶向肽结合并负载紫杉醇，显示出紫杉醇增强的靶向性和良好的治疗效果。

Jia等用姜黄素加载超顺磁性氧化铁纳米颗粒，来获得胶质瘤脑靶向外泌体用于治疗。脂质组学和分子生物学实验发现，PTRF通过调节cPLA2蛋白的稳定性重构磷脂代谢，进而促进GBM细胞的内吞作用、能量代谢和增殖，抑制GBM的免疫应答。此外，cPLA2抑制剂和二甲双胍可逆转PTRF-cPLA2脂质重构通路在GBM中的作用。研究证明cPLA2可作为GBM治疗靶点，通过抑制脂质代谢关键酶靶向阻断GBM能量代谢是一种可行的治疗策略。因此，通过小干扰RNA特异性抑制cPLA2是一种有潜力的GBM靶向方法。

cPLA2siRNA(sicPLA2)和二甲双胍的联合治疗可以通过同时靶向两种代谢途径来抑制能量代谢。稳定性差和血脑屏障(bloodbrainbarrier，BBB)是siRNA和二甲双胍联合治疗GBM的障碍。考虑到血液是安全且丰富的外泌体来源，转铁蛋白受体赋予血液外泌体BBB的穿透潜力。通过对血液外泌体进行工程化设计，使其有效共载sicPLA2和二甲双胍，构建的Exos-Met/sicPLA2显著抑制了GBM的线粒体能量代谢和ATP生成。

在GBM患者来源的异种移植模型中，Exos-Met/sicPLA2的全身给药表现出有效的BBB渗透和GBM特异性积累，有效地抑制了GBM增殖，延长生存时间。这种基于血液外泌体的代谢抑制剂递送平台提供了有效的GBM个性化治疗策略，为PTRF高表达的GBM患者提供了新的治疗方法，并推进了外泌体在GBM治疗中的临床转化。

5.结语与展望

外泌体研究在过去十年间迅速发展，从基础生物研究到靶向递送载体，目前已经发展成为具有重要临床意义的研究方向。除本文围绕PTRF和外泌体在胶质瘤中的研究外，外泌体作为生物标志物和递送载体在多种疾病的诊断和治疗中得到广泛应用，尤其是肿瘤治疗研究，部分研究成果已在前期临床试验中取得了积极的疗效。随着分子操纵时代来临，外泌体正在证明其高效价值，不仅是胶质瘤诊断和预后的生物标志物，而且是针对胶质瘤病理生理特征的治疗工具。

然而，在将外泌体用于肿瘤临床转化之前，还需要进一步对其来源、产量和安全性等问题进行考虑。当然，应当从胶质瘤特征出发，积极发现新的并且有效的生物标志物，为胶质瘤患者的诊断和预后做出准确判断;同时利用材料学手段工程化设计外泌体，为药物递送和免疫疗法建立新一代纳米平台，推进外泌体在胶质瘤治疗中的临床转化，可为GBM治疗提供新策略和方法。

来源：伊凯凯,战琦,王晓光,康春生.PTRF/Cavin-1作为外泌体标志物在胶质瘤诊断和治疗中的研究进展[J].临床神经外科杂志,2022(05):511-514.