迄今為止,化療仍是癌癥治療中的不可或缺的重要一環(huán)。但有研究認為,一些化療藥物,在殺死癌細胞的時候,還會促進癌細胞的轉(zhuǎn)移,在這個過程中,外泌體發(fā)揮著非常關(guān)鍵的作用。洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的Ioanna Keklikoglou和Michele De Palma等在國際知名雜志《Nature Cell Biology》中發(fā)表了一篇論文(Chemotherapy elicits pro-metastatic extracellular vesicles in breast cancer models),發(fā)現(xiàn)常用化療藥物紫杉醇和阿霉素,能夠促進腫瘤細胞分泌外泌體,改變肺的微環(huán)境,幫助乳腺癌發(fā)生肺轉(zhuǎn)移。
那么,外泌體究竟是怎樣的一種物質(zhì)?它是如何幫助腫瘤逃逸和轉(zhuǎn)移的?
外泌體究竟是個什么東西?
外泌體由脂質(zhì)雙分子膜構(gòu)成的30-100nm的膜囊泡,在表面含有受體蛋白、跨膜蛋白、組織相容性復(fù)合體(MHC)和獨特的分子標(biāo)志物(可以用來鑒定外泌體)等;內(nèi)部包裹著一些酶、DNA、mRNA、microRNA、lncRNA、circRNA等物質(zhì)。
圖注:外泌體的結(jié)構(gòu)示意圖
外泌體與腫瘤惡化密不可分
功能決定行為,那么外泌體具有什么功能呢?主要是溝通細胞與細胞之間的交流,發(fā)揮信息傳遞的功能。舉個栗子:腫瘤細胞分泌的外泌體(帶有腫瘤特性:如包裹癌基因病毒源性分子、致病性遺傳物質(zhì)以及蛋白成分等物質(zhì)),被正常細胞攝取吸收后,正常細胞便具有腫瘤特性,最終使腫瘤惡化。
圖注:外泌體功能示意圖
外泌體是如何幫助腫瘤細胞進行侵襲和轉(zhuǎn)移的呢?
首先,外泌體可以在局部和遠處轉(zhuǎn)移位點形成有利于腫瘤細胞擴散的微環(huán)境。研究表明,高轉(zhuǎn)移肝癌來源的外泌體含有miRNA,可以激活肺成纖維細胞,使其釋放炎癥因子,促進肺部腫瘤炎癥微環(huán)境的形成,最終促進肝癌發(fā)生肺轉(zhuǎn)移(Tumor-derived exosomal miR-1247-3p induces cancer-associated fibroblast activation to foster lung metastasis of liver cancer www. Nature communications)。
圖注:外泌體miRNA促進肝癌肺轉(zhuǎn)移
其次,腫瘤細胞分泌的外泌體可促進腫瘤部位血管生成。在腫瘤在生長過程中,腫瘤細胞會分泌一些攜帶外泌體,促進腫瘤部位的血管生成。研究表明,肝癌細胞釋放的外泌體含有miRNA,能夠破壞血管內(nèi)皮細胞的生長、完整性和緊密性,促進肝癌細胞發(fā)生跨血管內(nèi)皮轉(zhuǎn)移,最終促進肝癌進入血液,發(fā)生其他器官轉(zhuǎn)移。由此可見,腫瘤細胞外泌體中攜帶的物質(zhì),通過其上調(diào)或下調(diào)可調(diào)節(jié)腫瘤部位的生長環(huán)境,調(diào)控腫瘤進入血液(Hepatoma cell-secreted exosomal microRNA-103 increases vascular permeability and promotes metastasis by targeting junction proteins. Hepatology)。
圖注:外泌體miR-103能夠破壞血管內(nèi)皮細胞完整性。(VE-cadherin、p120、ZO-1:血管內(nèi)皮細胞緊密連接蛋白)
最后,腫瘤細胞的外泌體可增加腫瘤耐藥性。目前,化療是治療癌癥最有效的手段之一,但值得注意的是,腫瘤細胞可以通過向外分泌外泌體的方式排出化療藥物,從而增強其對化療藥物的抵抗力。例如:具有生物活性的lncARSR可以被整合到外泌體中,并傳遞給敏感細胞,從而傳播對舒尼替尼的耐藥性。并且靶向lncARSR能夠治療耐舒尼替尼腎細胞癌的發(fā)生發(fā)展。因此,預(yù)測lncARSR可以作為預(yù)測和治療舒尼替尼耐藥的潛在靶點(Exosome-Transmitted lncARSR Promotes Sunitinib Resistance in Renal Cancer by Acting as a Competing Endogenous RNA)。
圖注:外泌體lncRNA促進腎癌舒尼替尼耐藥性。
外泌體可作為診斷分子標(biāo)志物并影響預(yù)后
有研究發(fā)現(xiàn)非小細胞肺癌患者(亞型:肺腺癌、肺鱗癌)與正常人血液中外泌體的miRNA圖譜有明顯的差異,說明外泌體有助于非小細胞肺癌亞型的診斷,并發(fā)現(xiàn)從血漿中分離出的腫瘤來源外泌體中miRNA不僅能夠作為非小細胞肺癌的診斷分子標(biāo)志物,而且也能夠作為區(qū)分其亞型的標(biāo)志物。
圖注:外泌體miRNA測序表達情況。SCC:肺腺癌;AC:肺鱗癌
臨床也證明了外泌體中l(wèi)ncRNA和circRNA也具有可以作為腫瘤診斷分子標(biāo)志物的潛能。例如:外泌體lncRNA PTENP1能夠作為膀胱癌的診斷分子標(biāo)志物,該研究同時也證明了外泌體lncRNA的穩(wěn)定性(跟室溫時間和反復(fù)凍融次數(shù)不相關(guān))Exosome–transmitted long non-coding RNA PTENP1 suppresses bladder cancer progression。例如:有研究證明circRNA在外泌體中富集且穩(wěn)定,是一種很有前途的癌癥診斷生物標(biāo)志物(Circular RNA is enriched and stable in exosomes: a promising biomarker for cancer diagnosis)。
圖注:血漿外泌體lncRNA外泌體穩(wěn)定性
圖注:外泌體circRNA
此外,臨床分析證明,外泌體對其他實體腫瘤,如前列腺癌、膀胱癌、胰腺癌、結(jié)腸癌等也有一定的作用,外泌體攜帶分析的數(shù)量可能與腫瘤的大小變化有關(guān),腫瘤患者血漿外泌體數(shù)量可能也與腫瘤嚴重程度(分期、分級)相關(guān)。
外泌體研究思路
接下來為大家總結(jié)一下研究思路:
(1)探究外泌體在腫瘤中的功能!功能決定行為:進行細胞間的信息傳遞!
首先,應(yīng)該找到是誰分泌了外泌體,又是誰攝取了外泌體,簡單的說就是誰是供體,誰是受體。(云序生物可提供外泌體抽提、鑒定服務(wù))
然后,又可能是誰發(fā)揮了功能呢?可以通過二代測序找到這個分子(云序生物可提供相關(guān)測序服務(wù))。根據(jù)對測序結(jié)果進行篩選分析,找到感興趣的分子。ㄗⅲ和饷隗w中包含DNA、mRNA、microRNA、lncRNA、circRNA等物質(zhì))
最后,體內(nèi)外功能機制探究(干擾/過表達該分子進行動物、細胞實驗)、確定功能后,探究該分子發(fā)揮功能的機制(miRNA可以結(jié)合下游靶基因和上游轉(zhuǎn)錄因子,lncRNA和circRNA可以探究ceRNA機制、結(jié)合蛋白等)。(云序生物可提供機制研究實驗服務(wù))
最后的最后,應(yīng)該回歸臨床,做臨床相關(guān)性分析。
(2)探究外泌體在腫瘤中診斷和預(yù)后情況!
首先,收集病人樣本進行二代測序。(該部分可以發(fā)表達譜的文章)
然后,擴大樣本量進行驗證(50對左右,越多越好),并進行臨床相關(guān)性分析!(您只需提供樣本即可,云序生物為您提供一站式服務(wù))
總結(jié)
外泌體在腫瘤中的作用不可忽視,但是它又不僅僅只局限于腫瘤研究,目前已成為多個學(xué)科研究的焦點和熱點,在心血管、成骨、高血壓、免疫、神經(jīng)系統(tǒng)、藥物耐受等方面的研究已經(jīng)取得了豐富的成果。并且關(guān)于外泌體的文章也是高分不斷!如:
外泌體相關(guān)科研服務(wù):
云序生物提供一站式服務(wù)
云序提供外泌體鑒定
云序提供外泌體測序服務(wù)
云序提供生信分析服務(wù)
上海云序生物科技有限公司
Shanghai Cloud-seq Biotech Co., Ltd.
地址:上海市松江區(qū)莘磚公路 518 號 20 號樓 3 樓
電話:021-64878766
傳真:021-64878766
網(wǎng)址:www.cloud-seq.com.cn
郵箱:market@cloud-seq.com.cn