非小细胞肺癌（NSCLC）是肺癌最常见的类型，约占所有肺癌的80%，其具有高发病率和死亡率。若早期发现并治疗可将死亡率降低10至50倍。开发新的微创且可靠的方法如循环生物标志物，用于NSCLC的早期检测，对于该疾病的临床判定或者及早的治疗至关重要。

越来越多的研究发现肿瘤细胞衍生的外泌体能够从细胞内捕获重要信息，其蛋白与直接在血液中检测到的蛋白相比具有更高的敏感性，并且比分泌蛋白具有更高特异性，被视为肿瘤诊断和预后的潜在循环生物标志物。

那么，携带重要生物信息的外泌体在非小细胞肺癌中的应用又是怎样的呢？咱们通过两篇文献来探讨一下。 

文献一 外泌体诱导的活化成纤维细胞分泌组作为非小细胞肺癌的生物标志物

 

期刊名称：Small

影响因子：15.153

样本策略：用来自A549细胞的外泌体处理MRC5细胞72h之后，弃去培养基并进行饥饿培养，收集细胞和培养中的分泌蛋白

技术策略：外泌体获得并表征、qPCR、蛋白组学

 

文献背景

成纤维细胞（NFs）是基质细胞的主要成分，也是胶原蛋白和其他细胞外基质（ECM）相关蛋白的主要来源。成纤维细胞在被肿瘤衍生因子激活后可转分化为肌成纤维细胞/癌症相关成纤维细胞（CAFs）。将NFs转化为CAFs是多种实体肿瘤发生过程中的关键步骤。

 

思路导图

 

结果速递

1：外泌体激活成纤维细胞

对不同时间收集的A549细胞外泌体进行表征，并用这些外泌体与成纤维细胞（MRC5）共培养。用qPCR方法检测CAFs标志物α-SMA、VIM、FSP1、PDGFRβ的基因表达水平（图1 A,B）；MRC5细胞与外泌体孵育后72 h，形态呈现典型的纺锤形，具有平面极性，并向同一方向排列，证实了肿瘤来源的外泌体激活了NFs（图1 C）；用蛋白组学LFQ方法检测经外泌体处理的MRC5、未经外泌体处理的MRC5之间的蛋白成分，在600多个蛋白中发现约有130个与ECM相关的蛋白。

图1  MRC5±EXO组 蛋白组学结果分析

 

2：外泌体激活的成纤维细胞分泌的蛋白质参与了ECM的重塑

蛋白组学结果表明，在302种差异蛋白中有77种蛋白参与ECM重塑（图2A）。通常存在于骨髓中的层粘连蛋白家族蛋白（LAMA4、LAMA5、LAMB1和LAMB2）在外泌体处理的MRC5细胞的分泌蛋白中上调；外泌体处理的MRC5细胞中显著变化的蛋白更多属于是“ECM糖蛋白”和“ECM调节因子”，如PLOD家族、LOX家族、PLAT和TNC，占约60%（46/77）的注释的Matrisome蛋白（图2C，D）。富含Matri某些蛋白的途径与肿瘤和肿瘤微环境有关，如“ECM受体相互作用”和“病灶粘附”（图2E）。整体来讲，外泌体处理的成纤维细胞改变了蛋白质分泌，导致ECM重组，并为肿瘤细胞转移提供了有利的微环境。    

3：编码外泌体调节分泌蛋白的基因作为NSCLC诊断标志物

基于1897例非小细胞肺癌或其他肺部疾病患者的差异分泌蛋白和多个独立数据集，确定了一种能有效区分肿瘤组织与正常组织、肿瘤相关间质与正常间质的诊断标志物：用A549衍生外泌体处理的MRC5细胞分泌的FHL1蛋白的丰度显著低于未处理的MRC5细胞，这与GSE22863中FHL1在肿瘤基质中下调而在正常肺组织中不下调的事实相一致，乳腺癌和肝癌，癌变通常伴随着FHL1的降低。为了进一步研究FHL1诊断其他肺部疾病的能力，文章计算并对比了包括慢性阻塞性肺疾病、特发性肺纤维化、系统性硬化相关间质性肺病和特发性间质性肺炎在内的AUC，计算范围仅为0.50~0.85，这一结果指示FHL1是NSCLC相关间质或肿瘤组织的特异性标记物。  小结：

文章利用定量蛋白质组学确定正常成纤维细胞和外泌体激活的成纤维细胞分泌的蛋白质的丰度，首先鉴定出受肺癌细胞来源的外泌体影响的差异分泌蛋白，这些被注释为非基质体蛋白主要参与了碳水化合物的合成和降解，这是肿瘤发展的一个重要过程；此外，基于由外泌体诱导的差异分泌蛋白相关的基因，确定了一种能有效区分肿瘤组织与正常组织、肿瘤相关间质与正常间质的诊断标志物，这可能有助于制定个性化的临床治疗策略。

 

文献二 肿瘤衍生外泌体蛋白作为非小细胞肺癌的诊断生物标志物

 

期刊名称：Cancer Sci.

影响因子：6.518

样本选择：健康供体（n=46）和NSCLC患者（n=125）中分离血清外泌体

技术策略：蛋白组学、elisa

 

文献背景

AHSG（α-2-HS-糖蛋白，也称为胎球蛋白-A）是主要的血清蛋白成分，可发挥多种钙依赖性生理活性，并可介导某些肿瘤细胞的生长信号；ECM1蛋白是胞外基质的重要组成成分，能够促进大多数癌症的进展和侵袭，并被鉴定为转移增加和预后不良的指标。因此，从NSCLC患者和健康个体的血清中分离的外泌体中检测其表达水平，促使进一步探索外泌体AHSG和ECM1在癌症诊断中的价值。 

结果呈现

通过超速离心从健康供体（n=46）和NSCLC患者（n=125）中分离血清外泌体，并使用透射电子显微镜、qNano和WB进行表征。蛋白质组学图谱显示C出健康组和NSCLC组中多种差异表达的蛋白质。

与健康组相比，NSCLC患者的α-2-HS-糖蛋白（AHSG）和细胞外基质蛋白1（ECM1）的外体表达水平显著增加。AHSG在NSCLC与健康个体的曲线（AUC）分别为0.736和0.682；ECM1也显示出对癌症和早期NSCLC的诊断能力，AUC值分别为0.683和0.656。结合这两种标志物，发现NSCLC和早期患者的AUC提高到0.795和0.739。

文章又将AHSG与CEA（一种在NSCLC诊断过程中常用的非特异性血清肿瘤生物标记物）联合用于NSCLC的诊断，与健康个体相比，NSCLC的诊断值AUC为0.938，早期NSCLC为0.911。结果表明，在NSCLC患者的血清exosomes中发现的新蛋白质组特征显示出作为诊断工具的潜在有用性。

(A/B：AHSG和CEA联合诊断NSCLC。NSCLC患者与健康供体（A）和早期NSCLC患者和健康供体（B）。C/D：ECM1和CEA联合诊断NSCLC。NSCLC患者和健康供体（C）、早期NSCLC患者与健康供体（D）。E/ F：AHSG、ECM1和CEA联合诊断NSCLC。NSCLC患者与健康供体（E）和早期NSCLC患者和健康供体（F））

 

小结：

文章通过微阵列鉴定的具有不同恶性程度的NSCLC外泌体中蛋白质的差异表达评估，表明血清外泌体含有对NSCLC具有潜在诊断和预后价值的特异性蛋白质，其可作为癌症生物标志物。