|
哲学家说：世界上没有两片完全相同的树叶。现代科学发现：世界上也没有两颗完全相同的肿瘤细胞。 即使是在同一肿瘤内，由于肿瘤的基因组不稳定性，以及肿瘤微环境的差异，肿瘤细胞的基因型或亚型也不尽相同，生物学行为也千差万别[1]。这种肿瘤内的异质性，是导致癌症进展和耐药的重要原因。癌细胞亚群之间的合作，对于维持肿瘤内异质性至关重要。然而，这种互动如何进行，仍然是个谜。 细胞外囊泡是细胞分泌的微小囊泡，含蛋白质和核酸等内容物。细胞外囊泡能利用膜上信号分子和泡内内容物对受体细胞进行调控，也是细胞间通讯的中心介质[2]。但是，肿瘤细胞亚群间的细胞外囊泡通讯机制，尚未完全阐明。 近日，来自葡萄牙波尔图大学团队，首次发现在胰腺癌内，癌干细胞通过分泌细胞外囊泡，联合非干细胞，组建肿瘤内通讯网络；这一细胞外囊泡通讯网络具有可塑性，凭借Agrin/LRP-4/YAP通路，促进胰腺癌生长；Agrin阳性的细胞外囊泡能预测胰腺癌预后，靶向Agrin可作为治疗胰腺癌的新策略。该研究成果目前已在消化病学顶级期刊Gut在线出版[3]。  论文首页截图 首先，研究人员根据肿瘤干性相关的表面标志物，把胰腺癌细胞分选为两类四个亚群：占少数的癌干细胞CD133 细胞和CD24 CD44 细胞；占多数的非干细胞CD24−CD44 细胞和4N（CD24−CD44−CD133−EpCAM−）细胞。然后，混合这些亚群，追踪细胞外囊泡在它们之间的流动。 共聚焦成像分析发现，绝大多数细胞接收了其他细胞分泌的外囊泡，其中，胰腺癌干细胞分泌的显著多于胰腺癌非干细胞。胰腺癌细胞亚群通过细胞外囊泡，以癌干细胞至非干细胞方向为主，构建了一个有组织的细胞间通讯网络。  图E：各细胞亚群接收其他亚群细胞分泌的外囊泡，其中，胰腺癌干细胞分泌的显著多于胰腺癌非干细胞；图F：以癌干细胞至非干细胞方向为主的细胞外囊泡通讯网络。（CSC：癌干细胞，NSCC：癌非干细胞，EVs：细胞外囊泡，EVNet：细胞外囊泡通讯网络） 那么，这个通讯网络，对于胰腺癌细胞的生存，又有怎样的意义？研究人员探讨了低氧和化疗等不利条件下，细胞外囊泡通讯网络的改变，以及对胰腺癌细胞的影响。 降低肿瘤微环境中的氧含量后，研究人员发现，胰腺癌细胞分泌细胞外囊泡增多，接收外源的细胞外囊泡也增多，细胞之间的外囊泡通讯更加频繁，但是，癌干细胞至非干细胞，仍是外囊泡的主要流动方向。 然而，对胰腺癌细胞予以化疗药物处理后，细胞外囊泡的通讯频率没有变化，但主要途径却发生了改变，出现在了非干细胞亚群之间。由此可见，面对微环境的变换，胰腺癌细胞能重塑细胞外囊泡通讯。  图E和F：低氧导致细胞外囊泡通讯频率更加频繁；图G和H：化疗改变细胞外囊泡通讯主要途径（Hypoxia：低氧，Gemcitabine：吉西他滨，一种肿瘤化疗药） Rab27a参与细胞外囊泡的形成[4]。于是，研究人员敲除Rab27a（这并不影响其他无关蛋白的分泌），破坏外囊泡通讯网络，观察低氧和化疗对胰腺癌细胞的影响。结果显示，细胞外囊泡分泌减少后，缺氧和化疗让胰腺癌细胞死亡比例显著升高，对微环境的改变更敏感。因此，细胞外囊泡通讯有助于癌细胞适应微环境变化。 接下来，研究人员进行了动物实验，在体内环境中探究细胞外囊泡通讯对肿瘤的影响。研究人员构建Rab27a功能缺失型胰腺癌鼠模型，发现Rab27被抑制后，肿瘤生长显著减慢，肝脏转移的数量显著减少。Rab27a敲除会损害细胞外囊泡通讯，从而破坏胰腺癌进展。  Rab27a敲除后，图B：胰腺癌生长减慢；图C：肝脏转移的胰腺癌数量显著减少。（Control：Rab27a野生型小鼠，Doxycycline：多西环素诱导的Tet-on系统Rab27a敲除小鼠） 由于细胞外囊泡通讯中最频繁的路径是从癌干细胞至非干细胞，研究人员猜测：是否只要抑制癌干细胞的细胞外囊泡，就足以抑制胰腺癌生长？ 研究人员分别构建了Rab27a敲除癌干细胞胰腺癌鼠模型，和Rab27a敲除非干细胞胰腺癌鼠模型，发现只有胰腺癌干细胞Rab27a敲除鼠，肿瘤发病延迟，肿瘤的发生和转移率降低，存活率提高。这些结果表明，Rab27a敲除对癌干细胞外囊泡的抑制，才是损害胰腺癌发生发展的原因。  胰腺癌干细胞在Rab27a敲除后，原位移植至鼠，构建Rab27a敲除癌干细胞胰腺癌鼠模型，图B：肿瘤发病延迟；图C：肿瘤生长减慢；图D：肿瘤质量减小 那么，癌干细胞外囊泡是因为有何独特成分，才具有这样的独特功能？研究人员，对癌干细胞和非干细胞的细胞外囊泡的蛋白组分，进行了比较。 质谱和通路分析发现，相比于癌非干细胞外囊泡，癌干细胞外囊泡显著富集轴突引导通路蛋白，通路中的Agrin表达上调。而胰腺癌非干细胞外囊泡，则高度表达LRP-4。 既往研究已证实轴突引导通路的异常活化能促进胰腺癌的发生，而在其他肿瘤中Agrin可通过结合LRP-4激活转录因子YAP，促进肿瘤转移，降低预后期望[5]。 于是，研究人员在胰腺癌细胞中对Agrin/LRP-4/YAP通路进行了验证：胰腺癌干细胞和非干细胞共培养，癌干细胞的Agrin与LRP-4能共定位，并被癌非干细胞吞饮；敲除癌干细胞的Agrin后，癌非干细胞外囊泡内YAP活性水平显著降低。  图G：癌干细胞外囊泡富集轴突引导通路蛋白；图H：通路中的Agrin表达上调；图E：癌干细胞的Agrin与LRP-4共定位，被癌非干细胞吞饮 接着，研究人员进行了动物实验，发现癌干细胞Agrin的表达下调能导致小鼠胰腺癌发病时间明显延迟，肿瘤生长显著减慢，肿瘤体积明显缩小，癌细胞中活性YAP的表达显著下调。Agrin可作为治疗胰腺癌的新靶点。  图C：癌干细胞Agrin敲减后肿瘤体积减小；图G：使用抗体下调Agrin的表达，活性YAP的表达也下调，细胞活性减弱 最后，研究人员在胰腺癌临床样本中对Agrin进行了检测，发现患者血清细胞外囊泡Agrin阳性的比例与肿瘤负荷成正比；在未接受手术的患者中，Agrin阳性比例每增加1%，疾病进展的风险增加2.94倍；而且，Agrin阳性细胞外囊泡的增加早于胰腺癌疾病进展的影像学改变。ROC曲线显示血清Agrin阳性细胞外囊泡预测胰腺癌预后，AUC达到0.77，可作为胰腺癌一个新的良好的预后生物标志物。  图A：手术后随着肿瘤负荷降低，血清中Agrin阳性细胞外囊泡比例下降；图B：化疗后随着肿瘤负荷降低，血清中Agrin阳性细胞外囊泡比例下降；；图F：ROC曲线显示血清Agrin阳性细胞外囊泡预测胰腺癌预后，AUC达到0.77 作为生存率最低的肿瘤，胰腺癌被称为“万癌之王”。肿瘤内异质性作为胰腺癌一个突出特征，是导致治疗抵抗、预后欠佳的罪魁祸首[6]。 这项研究是当前人类在胰腺癌中第一次发现肿瘤细胞外囊泡通讯网络，从细胞外囊泡的角度揭示了胰腺癌的肿瘤内异质性，细胞亚群的差异和互动，并发掘了一个预测性能良好的胰腺癌生物标志物，治疗胰腺癌的新靶点。细胞外囊泡，也许，会是协助我们攀登胰腺癌雪山的登山杖。 参考文献： [1] Hermann PC, Huber SL, Herrler T, et al. Distinct populations of cancer stem cells determine tumor growth and metastatic activity in human pancreatic cancer. Cell Stem Cell. 2007;1(3):313-323. doi:10.1016/j.stem.2007.06.002 [2] Bastos N, Ruivo CF, da Silva S, Melo SA. Exosomes in cancer: Use them or target them?. Semin Cell Dev Biol. 2018;78:13-21. doi:10.1016/j.semcdb.2017.08.009 [3] Ruivo CF, Bastos N, Adem B, et al. Extracellular Vesicles from Pancreatic Cancer Stem Cells Lead an Intratumor Communication Network (EVNet) to fuel tumour progression [published online ahead of print, 2022 Jan 10]. Gut. 2022;gutjnl-2021-324994. doi:10.1136/gutjnl-2021-324994 [4] Ostrowski M, Carmo NB, Krumeich S, et al. Rab27a and Rab27b control different steps of the exosome secretion pathway. Nat Cell Biol. 2010;12(1):19-13. doi:10.1038/ncb2000 [5] Chakraborty S, Lakshmanan M, Swa HL, et al. An oncogenic role of Agrin in regulating focal adhesion integrity in hepatocellular carcinoma. Nat Commun. 2015;6:6184. Published 2015 Jan 29. doi:10.1038/ncomms7184 [6] Bernard V, Semaan A, Huang J, et al. Single-Cell Transcriptomics of Pancreatic Cancer Precursors Demonstrates Epithelial and Microenvironmental Heterogeneity as an Early Event in Neoplastic Progression. Clin Cancer Res. 2019;25(7):2194-2205. doi:10.1158/1078-0432.CCR-18-1955 责任编辑丨代丝雨 |
|
|
来自： 昵称32772025 > 《待分类》
