 外泌体是一种由细胞分泌的膜性囊泡小体，广泛存在于各种体液中，可携带蛋白质、脂类、核酸等多种生物功能大分子。 肿瘤细胞来源的外泌体，携带能反映肿瘤细胞特征的物质，可作为肿瘤诊断标记物。外泌体在肿瘤进展的不同阶段发挥着重要作用，包括肿瘤相关免疫调节、微环境重建、血管生成、上皮-间质转化、侵袭和转移。在不同类型和不同阶段的癌症中，外泌体蛋白的表达谱往往存在显著差异，表明这些蛋白与癌症的发生和进展密切相关。此外，肿瘤细胞来源外泌体的其他功能也不容忽视，如限制免疫调节、增强化疗耐药性。 外泌体蛋白用于癌症诊断有如下优势： （1）外泌体蛋白稳定，半衰期长。此外，外泌体蛋白可以直接作用于靶细胞，而核酸转录或翻译后才可发挥活性。 （2）外泌体蛋白可提供丰富、稳定、敏感和独特的信息。 （3）质谱检测技术的进步以及数据收集和分析方法的不断优化，提高了蛋白质检测的覆盖率和灵敏度。 2022年9月22日四川大学华西医院雷建勇教授团队在Nature上发表了一篇名为The updated role of exosomal proteins in the diagnosis, prognosis, and treatment of cancer的综述文章，系统阐述了外泌体蛋白对癌症生物学的影响，及外泌体蛋白在癌症诊断和预后中的最新应用进展，并说明了外泌体蛋白在癌症治疗中的潜在应用。帮助全面探究外泌体蛋白的生物学机制和临床价值，深入了解外泌体蛋白在肿瘤发生和进展中的作用，为进一步的应用和研究提供参考。  ▼外泌体蛋白用于肿瘤诊断的价值  外泌体表面蛋白 外泌体表面带有许多特殊的膜蛋白，可作为外泌体的特异性标记。具体来说，一些蛋白生物标志物如CD63、TSG101和Alix在外泌体中呈现阳性结果，而Calnexin蛋白在外泌体中则呈现阴性结果。 外泌体表面的一些蛋白（如EGFR、EphA2和EpCAM）可用于区分肿瘤来源外泌体和非肿瘤来源外泌体。 转移性卵巢癌（OC）细胞可以释放大量携带E-钙粘蛋白的外泌体，增强肿瘤血管生成的能力。 外泌体脂多糖结合蛋白和E-钙粘蛋白的表达水平用于鉴别具有转移性表型的非小细胞肺癌（NSCLC）和卵巢癌细胞。 转移性黑色素瘤细胞分泌携带程序性死亡配体-1（PD-L1）的外泌体，可与T细胞上的程序性死亡-1（PD-1）结合，驱动对免疫检查点抑制剂的应答。 头颈部鳞状细胞癌患者中，外泌体PD-L1水平与疾病进展、分期和淋巴结浸润相关。在胰腺导管腺癌患者的血液样本中检测到PD-L1阳性的外泌体，与生存率较低相关。转移性黑色素瘤来源的外泌体表面的PD-L1可以抑制CD8+T细胞，促进肿瘤增殖，而这些过程受到抗PD-1抗体治疗的影响。外泌体表面蛋白提供癌症诊断和预后信息，并可用于治疗反应监测。外泌体表面蛋白的主要类型及其功能如下表。 ▼外泌体表面蛋白及其作用  外泌体蛋白对癌症生物学的影响-外泌体蛋白和肿瘤血管生成 血管内皮生长因子（VEGF）是肿瘤新生血管生成中重要的生长因子。携带VEGF的外泌体可能是早期肿瘤血管生成的关键。外泌体可通过激活90kDa VEGF（VEGF90K），诱导MDA-MB-231细胞血管生成，同时发现外泌体VEGF周围的Hsp90，可降低贝伐珠单抗的治疗效果。表明VEGF激活的Hsp90可促进肿瘤细胞的生长和增殖。胰腺癌（PC）来源的外泌体可以通过触发人脐静脉内皮细胞（HUVECs）中基因表达驱动血管生成。HUVECs中Akt和ERK1/2的高磷酸化提示胰腺癌外泌体的血管新生功能。其他可促进血管生成的抗血管生成药物的潜在靶点包括碳酸酐酶9、annexin II和WNT4。综上，外泌体蛋白与血管生成和血管通透性相关，促进癌症的进展。 -外泌体蛋白和上皮-间质转化 上皮-间质转化（EMT）过程中上皮细胞转化为间质细胞。间质细胞来源的外泌体与上皮细胞的上皮-间质转化之间存在关系。 -外泌体蛋白与肿瘤微环境 肿瘤细胞可与肿瘤微环境（TME）中的各类非肿瘤细胞相互作用。细胞外基质（ECM）是肿瘤免疫微环境的重要组成部分。细胞外基质重构可促进肿瘤细胞增殖和转移。组织来源的外泌体与细胞外基质相互作用，并在此过程中发挥生物学效应。组织来源的外泌体在肿瘤微环境中启动细胞外基质重构，这一过程对肿瘤细胞的生存至关重要。外泌体蛋白通过激活成纤维细胞中MMPs的生成诱导细胞外基质重构。外泌体蛋白除影响细胞外基质重构，还可通过免疫调节影响肿瘤微环境。一项研究发现内质网（ER）应激相关外泌体在肝癌微环境中介导巨噬细胞因子（即IL-10）分泌，表明靶向内质网应激相关外泌体-STAT3通路治疗肝癌的潜力。霍奇金淋巴瘤来源的外泌体可促进正常成纤维细胞转化为肿瘤特异性成纤维细胞，导致促炎细胞因子（如IL-1α、IL-6和TNF-α）、生长因子（如G-CSF和GM-CSF）和促血管生成因子（如VEGF）的释放。干扰素-γ刺激可增加外泌体表面PD-L1的数量，抑制CD8+T细胞的功能，促进肿瘤细胞增殖。因此，外泌体蛋白对免疫调节有不同的影响，从而改变肿瘤微环境。  ▲外泌体蛋白在癌症生物学中的作用 -外泌体蛋白和肿瘤转移 外泌体帮助形成转移前微环境，促进肿瘤细胞的生存和增殖。参与外泌体生成的Rab蛋白家族在黑色素瘤细胞中表达增加，而沉默Rab27A后外泌体生成、肿瘤增殖和转移减少。一项研究报道外泌体巨噬细胞迁移抑制因子（MIF）诱导库弗氏细胞分泌TGF-β，促进肝星状细胞中纤维连接蛋白的生成。在肝脏中，纤维连接蛋白限制巨噬细胞和中性粒细胞，构建转移前微环境。有研究者们发现肿瘤细胞释放的外泌体可特异性靶向受体细胞和不同器官（如肺、肝和大脑）转移前微环境。特别是，靶向整合素α6β4和αvβ5可减少外泌体相互作用，促进肺和肝转移，这表明外泌体整合素参与了器官特异性转移。这些研究证明，肿瘤细胞可以通过分泌含特定蛋白质的外泌体促进转移。 -外泌体蛋白和肿瘤耐药 外泌体介导的多药耐药也是癌症进展的重要机制。间充质干细胞外泌体可抑制胃癌（GC）的免疫活性和促进化疗耐药性。其潜在机制涉及外泌体介导的钙依赖蛋白激酶的激活和胃癌细胞中的Raf/MEK/ERK级联反应。耐药相关蛋白的表达（如LRP和MRP）受间质干细胞来源外泌体调控，影响5-氟尿嘧啶和顺铂的治疗效果。前列腺癌、卵巢癌、白血病和骨肉瘤中，p-糖蛋白、MDR-1和 ABCB1介导的多药耐药是导致临床化疗失败的重要原因。通过控制p-糖蛋白的表达，外泌体可将MCF-7耐药的多药耐药信息传递给MCF-7药物敏感细胞。p-糖蛋白的过表达是影响抗癌药物和免疫抑制剂耐药的潜在机制。外泌体蛋白与耐药息息相关，进一步的研究证明外泌体蛋白在癌症治疗中的应用价值。 外泌体蛋白在癌症中的诊断价值外泌体的优势和独特性表明其作为肿瘤生物标志物的巨大潜力。外泌体表面或细胞膜内的蛋白质可作为癌症的生物标志物。与其他类型的外泌体（DNA、mRNA、miRNA、circRNA、lncRNA和代谢物）相比，蛋白质可以提供丰富、稳定、敏感、独特的信息。外泌体蛋白与多种癌症的特异性诊断和预后相关，包括乳腺癌、泌尿系统肿瘤、肺癌、胃癌、肝癌、结直肠癌、卵巢癌、甲状腺癌和胰腺癌。  ▲癌症外泌体蛋白相关生物标志物 体液（血浆、血清、尿液和胸腔积液）、肿瘤组织和培养细胞系中外泌体蛋白是多种类型癌症的特异性诊断和预后标志物，包括乳腺癌、泌尿系统肿瘤、肺癌、胃癌、肝癌、结直肠癌、卵巢癌、甲状腺癌和胰腺癌。 外泌体蛋白在癌症治疗中的价值外泌体除参与细胞间通信，还可作为一种安全有效的肿瘤治疗的药物递送载体。由于对特定亚群的识别和分离仍具有挑战，导致难以探索外泌体介导的转运对药物递送的影响。修饰外泌体表面可提高靶向性。因此，将外泌体设计为携带靶向配体和刺激反应因子。 展望近年来，随着蛋白质组学检测技术的广泛应用，细胞系/体液中外泌体蛋白，在预测肿瘤进展中的作用日益受到关注。外泌体蛋白与癌症上皮-间质转化、细胞外基质重塑、血管生成、肿瘤相关免疫调节、转移前生态位形成和治疗耐药相关。 外泌体表面生物标志物可提供肿瘤生物学信息。新的生物标志物需要开发更敏感的方法用于早期癌症诊断、预后和治疗评估。外泌体的临床转化需要规范外泌体的分离和鉴定方法。 总之，期待技术的进步，未来外泌体蛋白质图谱不仅可以为癌症患者提供诊断和预后信息，还可以为未来的癌症治疗提供选择。 参考资料 Wang X, Huang J, Chen W, Li G, Li Z, Lei J. The updated role of exosomal proteins in the diagnosis, prognosis, and treatment of cancer. Exp Mol Med. 2022 Sep;54(9):1390-1400. doi: 10.1038/s12276-022-00855-4. Epub 2022 Sep 22. PMID: 36138197. |
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