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Cell|大规模肿瘤外泌体蛋白组学研究,揭示可用于肿瘤检测的新标志物

恶性肿瘤现已成为全球人类主要的疾病负担之一,早期发现肿瘤可帮助患者赢得治疗时间,有效提高治愈率。相较于传统的组织活检一般只能检测晚期肿瘤,近年来新兴的肿瘤液体活检技术可以非侵入地检测肿瘤释放在血液中的生物标志物,有助于检测早期肿瘤。在国际上,应用于泛癌早筛的ctDNA液体活检技术近年来发展迅速,正进入临床验证阶段。另一方面,肿瘤恶性转化、微环境的改变以及治疗应激也影响着癌细胞的分泌组,肿瘤细胞主动释放的细胞外囊泡和颗粒(extracellular vesicle and particle,EVP)也携带着丰富的信息,可反映肿瘤的特性和状态。EVP作为肿瘤的新兴生物标志物,尤其在液体活检领域显示出巨大的应用潜力。

当地时间2020年8月13日,来自美国纪念斯隆·凯特琳癌症中心和威尔康奈尔医学院等机构的联合研究团队在《细胞》(Cell)杂志发表了题为“Extracellular Vesicle and Particle Biomarkers Define Multiple Human Cancers”的文章,报道了利用EVP标志物进行肿瘤检测的最新成果。

研究团队通过对来自组织、血浆和其他体液来源的426例人类样品的EVP进行蛋白质组学分析,发现了新的EVP标志物,同时结合机器学习等方法,找到了组织来源的细胞外囊泡肿瘤分类标志物(90%灵敏度和94%特异性)以及血液来源的细胞外囊泡肿瘤诊断标志物(95%灵敏度和90%特异性)。该研究证明EVP能够作为肿瘤诊断和分类的可靠标志物,并为采用EVP分析进行不同类型肿瘤的早期检测提供了新的视角。

图:论文共同通讯作者、纪念斯隆·凯特琳癌症中心William Jarnagin

“癌症医学的一项重要课题就是利用血液检测来诊断患者的早期癌症。”论文共同通讯作者、纪念斯隆·凯特琳癌症中心外科医生William Jarnagin表示,“尽管本研究是一项概念验证性研究,在它被用作肿瘤筛查工具之前,我们还需要开展更多的工作,但最终,如果我们能够使用这种方法在患者出现症状之前就发现癌症,那将具有非凡的意义。”

此前液体活检研究主要集中在检测和分析癌细胞释放到血液中的DNA片段上,其中一些液体活检产品已被批准作为监测治疗和为癌症患者匹配合适靶向治疗方案的工具。而使用液体活检进行肿瘤早期筛查目前仍处于开发阶段。既往研究报道了肿瘤来源的外泌体蛋白在肿瘤进展、免疫调节和转移中的预后和功能重要性,并探讨了细胞外纳米颗粒的异质性,定义了三个不同的亚类,即小外泌体(Exo-S)、大外泌体(Exo-L)和外泌颗粒(exomere),统称为EVP。越来越多的证据表明,EVP可用于早期癌症检测、预后和指导治疗。研究人员介绍,本项最新研究将视线聚焦于EVP中包含的蛋白质而非癌症基因,一个潜在的优势是EVP还能表征在肿瘤微环境中发现的不同类型的细胞,并帮助研究人员检测其他组织的变化,例如免疫器官。

图:论文图片摘要

具体而言,研究人员首先利用蛋白组学分析技术,检测了来自人类和小鼠的497例组织、血浆等体液来源样本的EVP蛋白质特征。研究人员发现,体液来源样品相互之间较为相似,而同组织来源的样品数据差别显著;人类和小鼠之间的蛋白差别较大。进一步针对人类组织和体液来源EVPs的分析确认了传统的广谱EVP标志物CD9、HSPA8、ALIX和HSP90AB1,并发现了ACTB、MSN和RAP1B是潜在新型EVP标志物。为了寻找组织特异性的肿瘤相关EVP蛋白标志物,研究人员对肿瘤及非肿瘤癌旁组织EVPs进行了分析,发现不同来源细胞外囊泡中的蛋白具有区分不同癌种的潜能。为了明确肿瘤组织及非肿瘤组织来源的EVP蛋白是否能够区分癌症,研究人员分析了151例组织来源的EVP样品,通过机器学习算法进行分类比较,鉴定出了区分肿瘤与正常组织的EVP蛋白可用于进行癌症诊断,对于特异性癌症检测具有90%灵敏度及94%特异性;进一步,研究团队还对血浆类样品来源的EVP标志物进行了分析,得到的相关蛋白组合达到了95%灵敏度和90%特异性的预测效果。最后,研究团队在组织和血浆来源EVP中定义了一组肿瘤类型特异性EVP蛋白,证明它们可以对原发性未知肿瘤的类型进行判断。

以上研究结果表明,肿瘤相关EVP蛋白,尤其是血浆来源EVP蛋白,有望成为肿瘤早期检测的生物标志物,并对未知原发肿瘤进行分类。

参考资料:

1. AyukoHoshino, et al. 2020. Extracellular Vesicleand Particle Biomarkers Define Multiple Human Cancers.  Cell.

2. Study Focuses on a Different Kind of Liquid Biopsy to Detect Cancer

https://www.mskcc.org/news/study-focuses-different-kind-liquid-biopsy-detect?amp

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本文由 SEQ.CN 作者:王迪 发表,转载请注明来源!

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