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Exosomes发现癌症的福尔摩斯放 [复制链接]

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编者按:

胰腺癌是一种恶性程度很高,诊断和治疗都非常棘手的消化道恶性肿瘤。5年生存率1%,且预后极差。胰腺癌最可怕之处,在于早期症状不明显,容易被忽视。一旦发现,很多已经是中晚期患者,治愈希望非常渺茫。因此,开发一种方便,快捷,有效的诊断早期胰腺癌的方法已经成为目前胰腺癌研究的热点。令人振奋的是,科学家已经发现,通过检测锚定在外泌体(Exosomes)上的糖蛋白Glypican-1可以在早期准确预测胰腺癌的发病。外泌体是一类肿瘤细胞分泌的囊泡,广泛分布于血液循环系统,易于被检测到。今年七月,美国德克萨斯州休斯敦市的安德森肿瘤研究所的科学家SoniaA.Melo在《自然》主刊发表了这一发现。

“恐怖的沉默杀手”胰腺癌

人体胰腺包含两种细胞,外分泌细胞以及神经内分泌细胞(如胰岛细胞),前者负责分泌消化酶进入肠道,帮助消化食物。而后者负责产生各种激素,包括胰岛素和胰高血糖素,帮助调控人体血糖。早期胰腺癌基本没有任何症状,而出现明显症状的时候,肿瘤已经进入晚期了。确诊时,很可能癌细胞已经进入身体其他部位了。为什么胰腺癌的早期诊断如此困难呢?那是因为大部分胰腺癌都是外分泌细胞恶化形成的。这些细胞不分泌激素,不会导致明显的症状。因此,胰腺癌又被称为“沉默的杀手(Silentkiller)”。未接受治疗的胰腺癌患者的生存期约为4个月,接受旁路手术治疗的病人生存期约7个月,切除手术后病人一般仅能生存16个月。

神奇的外泌体

外泌体是一类直径为50nm-nm包膜囊泡,含有丰富的核酸和蛋白质。一般来说,外泌体都会分泌到细胞外基质中,并进入循环系统。由于外泌体形成的具体机制不清楚,很多人依然会使用胞外囊泡这个名字。外泌体可以通过细胞膜囊泡运输进行细胞间的分子运输和信号传递。因此,科学家越来越重视其在调控人体免疫系统以及肿瘤发生和转移中的作用。外泌体可能对肿瘤各个发展进程都有密切的关系,而且这些外泌体能很好的向其他细胞递呈母细胞的相关特性,因此外泌体的很多生物标志物在肿瘤的个体医疗方面具有很大的发展潜力。

外泌体膜锚定蛋白Glypican-1---早期胰腺癌的“狐狸尾巴”

来自MDAndersonCancerCenter的学者发现,从胰腺癌细胞系培养基中分离出的外泌体有48种蛋白在正常细胞的外泌体中是不表达的,而其中的膜锚定蛋白Glypican-1(GPC-1)是特异性地在胰腺癌细胞中高表达的。

早期诊断

那么,GPC-1可以作为胰腺癌早期诊断的有效指标吗?于是,研究人员继续比较了胰腺癌发展各个阶段患者血液中外泌体GPC-1的表达。人们非常惊喜的发现,在正常人和普通胰腺炎患者血液的外泌体中GPC-1表达量很低,而在胰腺癌早期(PCPL)和胰腺癌腺体瘤阶段外泌体GPC-1的表达显著增加(图A)。进一步,研究人员比较了胰腺癌现有的诊断指标CA19-9和GPC-1在诊断灵敏性上的差异。结果显示,CA19-9不仅出现在胰腺癌患者的血液中,在普通胰腺炎患者的血液中也会发生高表达,而GPC-1明显在区分良性胰腺疾病和胰腺癌方面有更高的灵敏性(图B)。

预后

既然GPC-1对于早期胰腺癌有如此高的灵敏性,那么,对于胰腺癌术后的预后是不是也有很高的指向性呢?研究人员比较了胰腺癌术后不同阶段的患者血液中外泌体GPC-1的表达水平。结果同样令人欣喜,随着患者术后生存期的延长,患者血液中外泌体GPC-1的表达也不断下降。而CA19-9的变化相比较而言则不能很好的反映这一趋势。

和胰腺癌病程发展过程高度拟合

研究人员更进一步在胰腺癌模型小鼠中观察了外泌体GPC-1表达水平和胰腺癌整个发病进程的关系。所使用的是TGFbetareceptor-2敲除小鼠(PKT小鼠),这种小鼠在4.5周的时候开始发生胰腺癌,直到8周死于胰腺癌腺体瘤(图G,H),因此是很好的研究胰腺癌腺体瘤的模型小鼠。结果显示,PKT小鼠的病程与其血液外泌体GPC-1的表达高度拟合(图I)。

综上所述,血液中外泌体GPC-1的表达可以非常精确地反映胰腺癌的早期发展,术后预后以及整个胰腺癌的病程发展,非常有希望成为攻克胰腺癌早期诊断困难,预后极差这一世界性难题的“金钥匙”,而外泌体作为肿瘤精确诊断的一个全新方式,也正日益受到医学界的广泛

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