【原】【Cell】重磅：大規(guī)模蛋白質(zhì)組學(xué)揭示多種癌癥細(xì)胞外囊泡標(biāo)志物，助力癌癥液體活檢

hzangs 2020-11-06

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近日，康奈爾大學(xué)Weill Cornell Medicine科學(xué)家/外泌體與腫瘤領(lǐng)域大牛David Lyden和紀(jì)念斯隆-凱特琳癌癥中心William R. Jarnagin教授等團(tuán)隊合作在Cell雜志上發(fā)表文章，該研究對來自426個人源樣品的細(xì)胞外囊泡和顆粒（EVP）的全面蛋白質(zhì)組學(xué)分析，確定了泛EVP標(biāo)志性蛋白，用于EVP分離的生物標(biāo)記；和特異性EVP標(biāo)志性蛋白，用于癌癥檢測和確定癌癥類型。

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組織活檢常用來診斷癌癥、監(jiān)測治療反應(yīng)。液體活檢的侵入性小，可以連續(xù)多次取樣，并且可以在更早期的階段檢測到癌癥。外泌體在各類體液中含量豐富，可能作為液體活檢的重要方式之一，提供豐富的檢測標(biāo)志物。

外泌體是胞內(nèi)體來源的納米囊泡，直徑30-150 nm，富含核酸、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)，可在正常的生理和病理學(xué)中介導(dǎo)細(xì)胞間的通訊。以前的研究報道了腫瘤來源的外泌體蛋白在腫瘤進(jìn)展、免疫調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)移中的預(yù)后和功能重要性。此外，該團(tuán)隊還闡明過細(xì)胞外納米顆粒的異質(zhì)性，定義了三個不同的亞群，即小外泌體（Exo-S）、大外泌體（Exo-L）和外泌顆粒（exomeres），統(tǒng)稱為細(xì)胞外囊泡和顆粒（EVP）（相關(guān)報道：Nat Cell Biol | 康奈爾大學(xué)科學(xué)家David Lyden揭示外泌體的不同亞群并發(fā)現(xiàn)一種新的更小的外泌顆粒）。

外泌體/細(xì)胞外囊泡以大于10⁹囊泡/mL的濃度活躍地釋放在周圍循環(huán)中，為下游分析提供了充足的材料?；谫|(zhì)譜的蛋白質(zhì)組分析已成為一種策略，可深入了解循環(huán)外泌體/細(xì)胞外囊泡的生物學(xué)和臨床潛力，從而助力EVP用于早期癌癥檢測、預(yù)后和指導(dǎo)治療。

盡管目前已經(jīng)有幾種外泌體/細(xì)胞外囊泡蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫（例如Vesiclepedia、EVpedia、ExoCarta）公開可用，但關(guān)于外泌體/細(xì)胞外囊泡蛋白質(zhì)組的知識仍然很大程度上未知，包括：

（1）用于可靠分離人外泌體/細(xì)胞外囊泡的標(biāo)記物，不管是什么組織來源的；

（2）外泌體/細(xì)胞外囊泡上能區(qū)分癌癥與非癌癥的標(biāo)志物；

（3）特定原發(fā)腫瘤（例如，肺、胰腺、乳腺等）特有的標(biāo)志物。

為了解決這一知識差距，該研究試圖定義外泌體/細(xì)胞外囊泡蛋白特征，以區(qū)分癌癥患者與健康個體。

為了鑒定通用的外泌體/細(xì)胞外囊泡標(biāo)記，并改善人外泌體/細(xì)胞外囊泡的分離方法，該研究通過蛋白質(zhì)組分析對497個樣品進(jìn)行了分析。在傳統(tǒng)的外泌體標(biāo)記中，HSPA8、HSP90AB1、ALIX是從細(xì)胞、組織和大多數(shù)生物流體中分離出來人EVP中最突出的標(biāo)志性蛋白。該研究確定了>50％的人源樣品共享的13種其他蛋白質(zhì)，從而極大地擴(kuò)展了人類EVP標(biāo)志性蛋白的范圍。

從7個不同來源的497個樣品中獲得的EVP的蛋白質(zhì)組學(xué)表征

各種癌癥患者血漿中與腫瘤相關(guān)的EVP標(biāo)志性蛋白的鑒定

通過對比分析胰腺癌和肺癌患者可行手術(shù)標(biāo)本中配對的腫瘤和鄰近組織的EVP蛋白質(zhì)組，研究確定了癌癥特異性EVP蛋白特征。此外，通過比較匹配的組織外植體（TE）和血漿衍生的EVP，發(fā)現(xiàn)了癌癥患者血漿中獨特的腫瘤相關(guān)EVP蛋白，并確定EVP血漿蛋白來源于腫瘤微環(huán)境、遠(yuǎn)處器官和免疫系統(tǒng)。接下來，分析了幾種兒童和成人癌癥的I-IV期癌癥的組織和血漿EVP蛋白質(zhì)組，并將它們與非腫瘤組織和健康對照（HC）血漿進(jìn)行了比較。EVP蛋白質(zhì)組的隨機(jī)森林分類顯示，癌癥檢測的特異性和敏感性分別為90％和94％（組織），95％和90％（血漿）。重要的是，血漿衍生的EVP組分可以區(qū)分患者的癌癥類型。這些數(shù)據(jù)表明，腫瘤相關(guān)的EVP蛋白可以作為早期癌癥檢測的生物標(biāo)志物，并對不確定的原發(fā)腫瘤類型進(jìn)行分類。

腫瘤衍生的EVP標(biāo)志性蛋白對原發(fā)性腫瘤進(jìn)行分類

圖解摘要

總之，該報道探究了來自組織外植體（TEs）、血漿和其它體液的426個人類樣品中細(xì)胞外囊泡和顆粒（EVP）的蛋白質(zhì)組學(xué)特征。在傳統(tǒng)的外泌體標(biāo)志性蛋白中，CD9、HSPA8、ALIX和HSP90AB1代表pan-EVP標(biāo)記，而ACTB、MSN和RAP1B是新穎的pan-EVP標(biāo)記。為了確認(rèn)EVP是理想的診斷工具，該研究分析了TE-（n=151）和血漿來源（n=120）EVP的蛋白質(zhì)組。TE EVP的比較鑒定出以90％的敏感性/94％的特異性將腫瘤與正常組織區(qū)分開的蛋白質(zhì)（例如VCAN、TNC和THBS2）。血漿來源的EVP組分（包括免疫球蛋白）的機(jī)器學(xué)習(xí)分類顯示，在檢測癌癥時靈敏度為95％/特異性為90％。最后，在TEs和血漿中定義了一組腫瘤類型特異性EVP蛋白，可以對未知原發(fā)性腫瘤進(jìn)行分類。因此，EVP蛋白可以用作癌癥檢測和確定癌癥類型的可靠生物標(biāo)記。

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