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外泌体蛋白——化疗促乳腺癌转移的真正“元凶”

 

细胞毒性化疗是多种癌症的有效治疗方法,然而据报道化疗具有促进肿瘤转移的作用,该过程可能与化疗时肿瘤释放出的外泌体(EVs)相关。洛桑联邦理工学院的研究团队在《Nature cell biology》发表“Chemotherapy elicits pro-metastatic extracellular vesicles in breast cancer models”的研究成果。该研究通过外泌体蛋白质组学,揭示了紫杉醇和阿霉素在化疗过程中利用肿瘤释放的外泌体,改变肺部微环境,进而促进肿瘤转移的科学问题。该研究为限制化疗相关的转移风险提供研究方向,有助于提高化疗的有效性和安全性。

该研究通过两种常用的化疗药物:紫杉醇(paclitaxel,PTX)和多柔比星/阿霉素(doxorubicin,DOX)诱导乳腺肿瘤释放外泌体,刺激肺部细胞释放蛋白质CCL2,进而吸引机体中的单核细胞发挥作用,促进肺部中癌细胞的存活和生长。通过生物信息学的分析,发现外泌体差异蛋白中的膜联蛋白-A6(annexin-A6)发挥了关键的促进转移作用。

01丨研究材料

(1) 来自于PTX/CREMO处理的4T1细胞的外泌体

(2) 来自于MDA-MB-231细胞的外泌体

(3) 来自于人类血浆的外泌体等

02丨技术方法

外泌体蛋白质组学、Western blot、qPCR等

03丨研究路线

04丨研究结果

01PTX增强小鼠乳腺肿瘤模型的肺转移

研究者首先检测了紫杉醇(PTX)对两种小鼠乳腺癌模型转移的影响,在MMTV-PyMT和4T1两种小鼠模型中,PTX治疗对原发性乳腺肿瘤的生长具有适度的抑制活性,同时也提高了肿瘤的肺部转移,增大了转移肿瘤的尺寸。

02化疗诱导的细胞外囊泡(EVs)促进小鼠乳腺肿瘤转移及斑马鱼胚胎模型的肿瘤定殖

为了测量肿瘤衍生的EVs是否参与PTX诱导的乳腺肿瘤转移,对PTX治疗过的肿瘤进行体外培养,提取肿瘤培养上清外泌体,发现紫杉醇处理过的癌细胞产生的外泌体,明显促进了肿瘤细胞在肺中的定植。在化疗药物DOX治疗过的肿瘤外泌体及斑马鱼胚胎模型中均得一致的结论。

03蛋白质组学分析化疗诱发的外泌体蛋白组成

研究者推测化疗引起的外泌体促肿瘤转移能力的增强是它们所携带的蛋白质导致。因此,通过液相色谱-质谱(LC-MS)对肿瘤细胞经过PTX以及CREMO处理的外泌体进行蛋白质组学分析,发现PTX处理的肿瘤细胞外泌体中富含ANXA6蛋白。在DOX处理后也可以增加EVs中ANXA6蛋白含量。

04外泌体蛋白ANXA6促进乳腺癌的肺转移功能确认

携带ANXA6的外泌体被血液运到肺部后,促进肺组织表达趋化因子,促进NF-κB依赖性内皮细胞活化,Ccl2诱导和Ly6C+CCR2+单核细胞在肺转移前生态位扩增,促进肺转移。为了验证ANXA6的作用,研究人员敲除了癌细胞中的ANXA6基因。失去了ANXA6后,紫杉醇诱导癌细胞分泌的外泌体,不再具有促进肿瘤转移的作用。同时阻断单核巨噬细胞的促转移功能也同样可以阻止化疗诱导的肿瘤转移。

05功能分子ANXA6临床乳腺癌患者血液外泌体验证

在6名接受DOX+ cyclophosphamide和PTX辅助化疗的患者的血液外泌体ANXA6表达量进行检测。结果发现,5人在化疗后血液中外泌体里的ANXA6水平上升。而到了新辅助化疗结束时,肿瘤部分或完全缓解后,血液外泌体的ANXA6水平也随之降低。一名对化疗没有反应的患者,其外泌体内的ANXA6水平持续上升。

06结论

本文对化疗药物促进乳腺癌转移的机制进行了研究:首先,确定了外泌体在化疗药物的促转移过程中具有重要的作用,然后通过外泌体蛋白质组学对化疗药物诱发的肿瘤外泌体进行蛋白质组学分析,筛选到关键蛋白ANXA6。接着对ANXA6通过改变肿瘤微环境促进肿瘤肺转移的机制进行解析,是一篇比较典型的以外泌体为主题的机制研究案例。近年来,外泌体蛋白质组学的研究进展迅速,蛋白质分子在外泌体信号传递过程中也起到了非常重要的作用。(生物谷Bioon.com)