外泌體蛋白——化療促乳腺癌轉移的真正「元兇」

2021-01-08 生物谷

 

細胞毒性化療是多種癌症的有效治療方法，然而據報導化療具有促進腫瘤轉移的作用，該過程可能與化療時腫瘤釋放出的外泌體（EVs）相關。洛桑聯邦理工學院的研究團隊在《Nature cell biology》發表「Chemotherapy elicits pro-metastatic extracellular vesicles in breast cancer models」的研究成果。該研究通過外泌體蛋白質組學，揭示了紫杉醇和阿黴素在化療過程中利用腫瘤釋放的外泌體，改變肺部微環境，進而促進腫瘤轉移的科學問題。該研究為限制化療相關的轉移風險提供研究方向，有助於提高化療的有效性和安全性。

該研究通過兩種常用的化療藥物：紫杉醇（paclitaxel，PTX）和多柔比星/阿黴素（doxorubicin，DOX）誘導乳腺腫瘤釋放外泌體，刺激肺部細胞釋放蛋白質CCL2，進而吸引機體中的單核細胞發揮作用，促進肺部中癌細胞的存活和生長。通過生物信息學的分析，發現外泌體差異蛋白中的膜聯蛋白-A6（annexin-A6）發揮了關鍵的促進轉移作用。

01丨研究材料

(1) 來自於PTX/CREMO處理的4T1細胞的外泌體

(2) 來自於MDA-MB-231細胞的外泌體

(3) 來自於人類血漿的外泌體等

02丨技術方法

外泌體蛋白質組學、Western blot、qPCR等

03丨研究路線

04丨研究結果

01PTX增強小鼠乳腺腫瘤模型的肺轉移

研究者首先檢測了紫杉醇（PTX）對兩種小鼠乳腺癌模型轉移的影響，在MMTV-PyMT和4T1兩種小鼠模型中，PTX治療對原發性乳腺腫瘤的生長具有適度的抑制活性，同時也提高了腫瘤的肺部轉移，增大了轉移腫瘤的尺寸。

02化療誘導的細胞外囊泡（EVs）促進小鼠乳腺腫瘤轉移及斑馬魚胚胎模型的腫瘤定殖

為了測量腫瘤衍生的EVs是否參與PTX誘導的乳腺腫瘤轉移，對PTX治療過的腫瘤進行體外培養，提取腫瘤培養上清外泌體，發現紫杉醇處理過的癌細胞產生的外泌體，明顯促進了腫瘤細胞在肺中的定植。在化療藥物DOX治療過的腫瘤外泌體及斑馬魚胚胎模型中均得一致的結論。

03蛋白質組學分析化療誘發的外泌體蛋白組成

研究者推測化療引起的外泌體促腫瘤轉移能力的增強是它們所攜帶的蛋白質導致。因此，通過液相色譜-質譜(LC-MS)對腫瘤細胞經過PTX以及CREMO處理的外泌體進行蛋白質組學分析，發現PTX處理的腫瘤細胞外泌體中富含ANXA6蛋白。在DOX處理後也可以增加EVs中ANXA6蛋白含量。

04外泌體蛋白ANXA6促進乳腺癌的肺轉移功能確認

攜帶ANXA6的外泌體被血液運到肺部後，促進肺組織表達趨化因子，促進NF-κB依賴性內皮細胞活化，Ccl2誘導和Ly6C+CCR2+單核細胞在肺轉移前生態位擴增，促進肺轉移。為了驗證ANXA6的作用，研究人員敲除了癌細胞中的ANXA6基因。失去了ANXA6後，紫杉醇誘導癌細胞分泌的外泌體，不再具有促進腫瘤轉移的作用。同時阻斷單核巨噬細胞的促轉移功能也同樣可以阻止化療誘導的腫瘤轉移。

05功能分子ANXA6臨床乳腺癌患者血液外泌體驗證

在6名接受DOX+ cyclophosphamide和PTX輔助化療的患者的血液外泌體ANXA6表達量進行檢測。結果發現，5人在化療後血液中外泌體裡的ANXA6水平上升。而到了新輔助化療結束時，腫瘤部分或完全緩解後，血液外泌體的ANXA6水平也隨之降低。一名對化療沒有反應的患者，其外泌體內的ANXA6水平持續上升。

06結論

本文對化療藥物促進乳腺癌轉移的機制進行了研究：首先，確定了外泌體在化療藥物的促轉移過程中具有重要的作用，然後通過外泌體蛋白質組學對化療藥物誘發的腫瘤外泌體進行蛋白質組學分析，篩選到關鍵蛋白ANXA6。接著對ANXA6通過改變腫瘤微環境促進腫瘤肺轉移的機制進行解析，是一篇比較典型的以外泌體為主題的機制研究案例。近年來，外泌體蛋白質組學的研究進展迅速，蛋白質分子在外泌體信號傳遞過程中也起到了非常重要的作用。(生物谷Bioon.com）

 


小編推薦會議  2020（第五屆）外泌體與疾病研討會

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