随着对肿瘤研究的深入, 发现肿瘤干细胞(cancer stem cells，CSCs)在肿瘤发生、发展以及治疗后复发中扮演重要角色。CSCs是肿瘤中的一部分与正常干细胞有相似特征，具有自我更新和异质性分化能力的细胞亚群^[1]。肿瘤干细胞与其微环境的相互作用已被证明是肿瘤进展的关键。CSCs特征的保持和功能的执行依赖其周围微环境的信号刺激。破坏CSCs微环境可损害CSCs的自我更新，从而抑制肿瘤的生长^[2]。但其中涉及的细胞和分子机制还有待进一步阐明。近年来研究发现，外泌体在CSCs微环境中参与肿瘤干细胞、成体干细胞及周围基质细胞之间的信息传递。所以探究外泌体在CSCs微环境中信息交流的作用，以及其产生的生物学后果对肿瘤诊断与治疗至关重要。下面本文将对外泌体在肿瘤干细胞微环境中作用的研究进展作一综述。

1 肿瘤干细胞微环境与外泌体

肿瘤干细胞需要一种特殊的微环境，这一微环境可以保持其干性并且调节自我更新与分化之间的平衡，防止肿瘤干细胞消耗殆尽^[3]。肿瘤干细胞可以通过细胞间接触或旁分泌信号分子来影响周围基质细胞，这些信号不仅可以招募细胞到微环境中，而且还可以转换、改变基质细胞的功能和活性^[4]。同样地，肿瘤干细胞微环境中的其他细胞也会释放信号分子调节肿瘤干细胞，引起其表型和生物学功能的改变。这种细胞与细胞之间以及细胞与基质之间的信息交流对维持CSCs的干性，促进肿瘤生存和发展起着重要作用。越来越多的证据表明，外泌体在肿瘤干细胞微环境中存在，并且是细胞间信息传递的重要媒介^[5]。

外泌体是一类直径在30~100 nm可被多数细胞分泌的囊泡。释放的外泌体通过内吞作用、胞饮作用、吞噬作用或脂质阀介导内化等方式将生物信息分子传递到邻近或远处的正常或异常细胞^[6]。不同细胞起源的外泌体参与构建肿瘤微环境，维持CSCs自我更新和肿瘤的生物学行为。在酸性的肿瘤微环境中肿瘤细胞分泌的外泌体数目增加，并且有助于肿瘤恶性表型的形成^[7]。所以很多研究人员尝试用蛋白组学和基因芯片等方法来分析不同细胞分泌的外泌体成分及其含量，通过对以上信息的解析，来进一步了解细胞间信息交流的机制。

2 外泌体维持CSCs群动态平衡 2.1 CSCs分泌的外泌体

最近研究表明，CSCs并不是静态的细胞群，具有通过不对称细胞分裂来引发肿瘤发生的能力，也可以通过成熟肿瘤细胞去分化来维持CSCs细胞群的动态平衡^[8]。CSCs分泌的外泌体可以恢复已分化的肿瘤干细胞的多向分化和自我更新能力^[9]。CD44v6是胰腺和结肠直肠腺癌的肿瘤起始细胞(tumor-initiating cells，CICs)的标志，CD44v6靶基因敲除后的CICs失去干细胞特征。Wang等^[10]将CICs外泌体与CD44v6敲除的CICs共同培养，可使这一群细胞重新表达CD44v6并恢复迁移、侵袭和转移的能力。在乳腺癌中，Rodriguez等^[11]发现趋化因子受体G蛋白耦联受体-4(C-X-C chemokine receptor 4，CXCR4)过表达的肿瘤细胞显示干细胞特征如相关的干细胞标志物表达水平上升，以及增殖、迁移和侵袭能力增强。且这些特征可以通过外泌体内的mRNA传递给受体肿瘤细胞。

2.2 CSCs微环境中基质细胞分泌的外泌体

除了CSCs分泌的外泌体对肿瘤细胞有重新编程的作用外，CSCs微环境中其他细胞同样可以通过外泌体使肿瘤细胞向肿瘤干细胞转化。肿瘤相关成纤维细胞(carcinoma-associated fibroblasts，CAFs)是肿瘤组织中的一种基质细胞，通过旁分泌信号分子在肿瘤的扩散、转移、血管生成和耐药方面发挥着重要作用。Ren等^[12]从直肠癌CAFs外泌体中发现lncRNA H19可通过激活受体肿瘤细胞Wnt/β-catenin信号通路促进直肠癌细胞向CSCs转变。在肺癌中，Rodrigues等^[13]发现，人正常支气管上皮下成纤维细胞(human bronchial fbroblasts，HBFs)分泌的外泌体同样对肺癌细胞干细胞化有促进作用，其中白介素-6(interleukine-6，IL-6)和activin-A可以引起肿瘤细胞去分化形成CSCs，粒细胞集落刺激因子(granulocyte colony-stimulating factor，G-CSF)可以维持CSCs的干性。神经胶质瘤相关的人间充质干细胞外泌体中的miR1587被受体CSCs摄取后通过下调肿瘤抑制基因NCOR1的表达来提高CSCs的致瘤性^[14]。综上所述，外泌体在肿瘤干细胞微环境中为CSCs与肿瘤细胞动态转化过程中起到重要的作用。维持肿瘤干细胞群的稳定，为肿瘤的生存和发展提供有效保障。

3 外泌体在肿瘤发生和发展中的作用

外泌体中的信息分子如蛋白质、脂质、RNA分子[mRNA、microRNA(miRNA)和长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)]和DNA分子[双链DNA(double stranded DNA, dsDNA)、单链DNA(single stranded DNA, ssDNA)和线粒体DNA(mitochondrial DNA, mtDNA)]等成分，可以引起受体细胞基因表达和表观遗传学的改变^[15]，从而影响受体细胞的功能和活性。其不仅维持CSCs群的动态平衡，而且在肿瘤的发生和发展中也发挥重要作用，如有助于肿瘤上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)的发生、血管的生成及耐药性的传播。

3.1 肿瘤的休眠和耐药

CSCs微环境在调节肿瘤休眠和耐药方面起着核心作用^[16]。研究表明，微环境中间充质干细胞通过其外泌体中的miR-222/223^[17]和miR-23b^[18]促进肿瘤细胞休眠。然而，成纤维细胞外泌体中的mtDNA可以将休眠状态下的CSCs激活，并促进其转移^[19]。由于CSCs对传统治疗药物的先天抵抗，导致现有的治疗手段无法将其清除干净，这也是肿瘤复发的重要原因^[16]。且这种对化疗药物的耐药性可以通过CSCs分泌的外泌体传递给肿瘤细胞，使其发生获得性耐药。在乳腺癌中，CSCs和耐药肿瘤细胞的外泌体中的miR-155都可使受体肿瘤细胞产生耐药性^[20]。然而，直肠癌中成纤维细胞分泌的外泌体不仅可以使受体肿瘤细胞获得耐药性^[12]，而且可以引起CSCs耐药性增强^[21]。抗肿瘤药物也可以通过激活信号通路提高肿瘤细胞分泌外泌体的能力，从而加剧肿瘤的化疗抵抗并且促进肿瘤的治疗后复发^[22]。

3.2 肿瘤细胞EMT

EMT通常被认为发生在肿瘤转移的起始阶段, 肿瘤细胞失去极性和细胞间连接，增加侵袭和迁移能力, 使肿瘤细胞可以突破基底膜，进入循环系统, 进而发生远端转移^[23]。CSCs可以通过分泌外泌体作用于受体细胞，使受体细胞获得EMT的能力。Hardin等^[24]发现在甲状腺癌CSCs外泌体中非编码RNA linc-ROR可以诱导正常甲状腺细胞发生EMT，间接促进肿瘤细胞的浸润和转移。在胰腺癌中，Yue等^[25]发现CICs外泌体中的Tspan8和CD151不仅促进基质降解，使造血细胞获得炎性反应表型，基质细胞启动蛋白酶和趋化因子及其受体的表达，最重要的是其可以使非转移性的受体肿瘤细胞获得EMT表型，共同促进肿瘤的转移。同时胰腺肿瘤细胞同样可以分泌外泌体，传递非编码RNA lnc-Sox2ot给受体肿瘤细胞，促进其发生EMT并获得干细胞特征^[26]。

3.3 肿瘤血管生成

肿瘤的生长依赖于周围血管中氧气和营养物质的供给。肿瘤可以改造其微环境至有利于血管生成，从而创建自己的血管系统^[27]。其中，CSCs既可以通过分泌促血管生成因子，如血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、基质细胞因子-1(stromal-derived factor 1，SDF-1), 白介素-8 (interleukin-8, IL-8)和CXCR4来诱导血管的生成^[28-29]，也可以通过分泌外泌体被内皮细胞摄取促进新血管生成。在胶质母细胞瘤中，Sun等^[30]发现胶质瘤干细胞(glioma stem cells，GSCs)外泌体中的micRNA21通过激活内皮细胞miR-21/VEGF/VEGFR2信号通路促进血管生成。Grange等^[31]在肾癌起始细胞分泌的外泌体中发现一些促血管生成的mRNA，如VEGF、成纤维细胞生长因子-2(fibroblast growth factors 2，FGF2)、血管生成素-1、ephrin A3、基质金属蛋白酶-2 (matrix metalloproteinases 2，MMP2)和MMP9，这些物质通过在受体细胞翻译成相应的蛋白质间接促进受体内皮细胞的生长和血管的形成。

4 展望

目前，外泌体已经被公认是重要的细胞间信息传递的载体，在微环境中这种囊泡通讯既保证其内容物不被外界酶降解，同时又能靶向输送生物信息，提高细胞间信息交流的有效性。在肿瘤干细胞分化成肿瘤细胞的各个时期，微环境中各细胞分泌的外泌体内容物发生很大的变化，对受体细胞产生的生物学作用也各不相同。所以分析肿瘤微环境中外泌体内容物的成分和含量是明确肿瘤发生和发展的重要信息来源。然而，现阶段获得的外泌体内容物信息还远远不够，还需要进一步的探索。随着对外泌体了解的增加，发现外泌体不仅是一种有前途的肿瘤生物标志物，而且是有价值的治疗靶点，与精准医学的发展密切相关。总之，阐明外泌体在各种癌症中的作用可为临床肿瘤的无创诊断、预后判断及治疗提供新的方法。