消化道腫瘤外泌體蛋白質(zhì)組學(xué)的研究進展①

夏澤宇，金俊飛

(桂林醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院肝膽胰外科實驗室，廣西 桂林 541001)

外泌體最初是Johnstone等[1]于綿羊網(wǎng)織紅細胞體外培養(yǎng)液中分離提取并命名的一類具有脂質(zhì)雙分子層的小囊泡，它廣泛被各種細胞分泌，包括上皮細胞、神經(jīng)細胞、施萬細胞、腫瘤細胞等，它包含了蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和各種RNA，介導(dǎo)著體內(nèi)細胞間的通訊，從而影響各種生理、病理狀態(tài)[2-6]。截至2020年6月，ExoCarta數(shù)據(jù)庫已記載收錄了外泌體中存在的41 000多種蛋白質(zhì)、4 900多種mRNA、2 800多種miRNA以及1 100多種脂質(zhì)。隨著人們對外泌體認識的不斷加深，外泌體在消化道腫瘤診斷、治療及預(yù)后等方面的價值被逐漸挖掘，體液來源外泌體活檢有望成為新的非侵入性檢查手段。筆者就近年來消化道腫瘤，包括肝癌、膽管癌等衍生的外泌體蛋白質(zhì)組學(xué)的相關(guān)研究進行了綜述。

1 肝癌與外泌體蛋白質(zhì)組學(xué)

迄今為止，肝癌的初步篩查以及實驗室診斷仍依賴于血清甲胎蛋白(AFP)值。然而臨床上仍有30%～40%的肝癌患者AFP呈陰性，這部分患者診斷難度相對增加，甚至導(dǎo)致延誤早期治療。陳加貴[7]培養(yǎng)肝癌(HCC)SMMC-7721細胞，提取上清液中的外泌體，通過蛋白組學(xué)發(fā)現(xiàn)：與對照組相比，SMMC-7721細胞上清液中外泌體中相對高表達的蛋白有70個，通過信號通路分析，富集出2條與肝癌有關(guān)的重要信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，如剪切通路(Spliceosome)和癌癥通路(Pathways in cancer)；他們還分析了70個蛋白的相互作用，結(jié)果表明其功能節(jié)點蛋白為HSP90AA1、DHX9、ITGB1、PRKDC、AGRN、EEF2等。Arbelaiz等[8]對29例HCC患者以及32例正常人的血清外泌體進行蛋白質(zhì)組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)了新的HCC診斷標志物候選物：半乳糖凝集素3結(jié)合蛋白(LG3BP)和聚合免疫受體(PIGR)。LG3BP和PIGR都是致瘤蛋白，能促進HCC進展、腫瘤細胞轉(zhuǎn)化、侵襲和增殖，LG3BP和PIGR的AUC值(分別為0.904和0.837)高于甲胎蛋白(AUC：0.802)，提示外泌體中LG3BP和PIGR對肝癌診斷有意義。

2 膽管癌與外泌體蛋白質(zhì)組學(xué)

膽管癌(CCA)目前占所有消化道惡性腫瘤的3%，死亡數(shù)量占所有癌癥死亡數(shù)量的2%[9]。Arbelaiz等[8]通過比較CCA患者血清外泌體與健康人血清外泌體之間的生物標志物發(fā)現(xiàn)：氨基肽酶N(AMPN)、泛肽酶(VNN1)和聚合免疫球蛋白受體(PIGR)都表現(xiàn)出不錯的診斷CCA能力，AUC值分別為0.878，0.876和0.844。這些結(jié)果與CA19-9的AUC(即0.907)接近，CA19-9是一種通常用于CCA診斷過程的非特異性血清腫瘤生物標志物，這說明血清外泌體AMPN、VNN1和PIGR對膽管癌的診斷有一定價值。

3 胰腺癌與外泌體蛋白質(zhì)組學(xué)

胰腺癌(PC)是一種高死亡率消化道腫瘤，在美國胰腺癌患者5年生存率大約為10%[10]。有研究[11]表明，通過對4種PC細胞系培養(yǎng)上清液中外泌體的蛋白質(zhì)組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)PC細胞培養(yǎng)液中外泌體總共有655種蛋白質(zhì)，其中315種蛋白質(zhì)與ExoCarta數(shù)據(jù)庫重疊。有趣的是與源自健康志愿者和來自胰腺炎患者的血清外泌體相比，來自PC患者的血清外泌體中分別有18種和14種蛋白上調(diào)，11種和14種蛋白下調(diào)。其中1種鈣依賴性磷脂結(jié)合蛋白：Annexin A11，分別在PC細胞系(CFPAC-1)衍生的外泌體和PC患者的腫瘤組織中被檢測到。大量文獻已經(jīng)證明Annexin A11的表達情況可以影響腫瘤,例如卵巢癌、乳腺癌、直腸癌的發(fā)生發(fā)展。

4 結(jié)直腸癌與外泌體蛋白質(zhì)組學(xué)

目前結(jié)直腸癌的診斷依賴于腸鏡檢查，而臨床現(xiàn)有的血清腫瘤標志物，如癌胚抗原(CEA)缺乏特異性，使得結(jié)直腸癌的篩查及早期診斷較為困難。Zhong等[12]通過對14例左結(jié)腸癌和14例右結(jié)腸癌患者的血清外泌體蛋白質(zhì)組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，結(jié)腸癌患者的SPARC和LRG1水平高于健康對照組，AUC值分別為0.95和0.93，提示血清外泌體 SPARC和LRG1在結(jié)腸癌診斷方面有價值。更有趣的是右結(jié)腸癌衍生外泌體中的SPARC和LRG1明顯高于左結(jié)腸癌衍生外泌體中的SPARC和LRG1，這對不同部位結(jié)腸癌的診斷與治療有指導(dǎo)意義。

5 外泌體影響癌癥的機制探討

早在2005年就有研究發(fā)現(xiàn)分泌和表達Fas配體的腫瘤來源外泌體通過誘導(dǎo)凋亡抑制了T細胞反應(yīng)[13]，揭示了腫瘤來源外泌體通過細胞免疫引起腫瘤細胞逃避殺傷的一種新機制。腫瘤細胞以外泌體為載體傳遞致癌分子，Ge等[14]在體外將骨肉瘤細胞與骨髓間充質(zhì)干細胞共同培養(yǎng)，驗證了骨肉瘤中的致癌相關(guān)蛋白淋巴細胞胞漿蛋白1(LCP1)以骨髓間充質(zhì)干細胞外泌體為載體通過JAK2 / STAT3途徑促進骨肉瘤增殖和轉(zhuǎn)移。盡管有這些進展，但外泌體及其相關(guān)蛋白在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用和機制有待進一步深入研究。

依據(jù)2018年世界癌癥統(tǒng)計報告[15]，發(fā)現(xiàn)2018年腫瘤新發(fā)病例前10位中消化道腫瘤占據(jù)5位，鑒于此嚴峻形勢急需尋求一些新的非侵入性檢查手段來診斷和評估消化道腫瘤患者病情，在此，筆者討論了近年來消化道腫瘤外泌體蛋白質(zhì)組學(xué)研究相關(guān)進展，但到目前為止外泌體蛋白間的相互作用與聯(lián)系依然不清、外泌體腫瘤相關(guān)蛋白的研究尚不深入。我們相信隨著研究的不斷深入，外泌體及其蛋白在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用及機制將會更加明了，在臨床應(yīng)用方面也會進一步發(fā)展。