腹水细胞外囊泡蛋白质组学能够预测卵巢癌患者生存率?

2024-03-22 10:02:53 北京青莲百奥生物科技有限公司


卵巢、输卵管和腹膜高级别浆液性癌(HGSC)是最常见的卵巢癌类型,也是最致命的恶性肿瘤之一。与其他利用造血途径进行转移传播的癌症不同,HGSC更倾向于通过腹水促进的跨肠管传播。腹水是腹膜内液体的病理性积聚,通常大量存在于HGSC患者体内,并作为治疗方案的一部分被清除。因此,腹水是反映肿瘤特性和微环境的独特且未被充分研究的患者材料来源。

近日,马萨里克大学发表题为“Proteomic analysis of ascitic extracellular vesicles describes tumour microenvironment and predicts patient survival in ovarian cancer”的研究成果。该研究从患者腹水中分离出细胞外囊泡(EVs),并用质谱法对其进行蛋白质组学分析。发现HGSC中细胞类型特异性EVs蛋白标志物的分析具有预后潜力。这为更好地了解EVs在肿瘤促进/预防中的作用以及改进HGSC诊断开辟了新途径。

文章题目:Proteomic analysis of ascitic extracellular vesicles describes tumour microenvironment and predicts patient survival in ovarian cancer

发表期刊:J Extracell Vesicles

影响因子:16

发表时间:2024年3月

发表单位:捷克共和国布尔诺马萨里克大学理学院实验生物学系 

研究策略

从11例HGSC患者的腹水中分离出EVs进行质谱分析;

鉴定了一组核心腹水EVs相关蛋白;

使用单细胞RNA测序数据绘制特异性EVs蛋白的细胞起源;

结合腹水细胞的流式分析和蛋白质组学分析证明EVs标志物的预后潜力。

结果速递

一、检测HGSC患者腹水中EVs的蛋白质组成

该研究使用超速离心法结合蔗糖缓冲步骤(UC)和大小排阻色谱法(SEC)分离EVs并验证了纯化结果。后续分析使用每个患者的UC和SEC共同鉴定的蛋白质。虽然患者之间存在明显的个体差异。然而,在大多数或所有患者中仍发现许多S&U蛋白(图1b)。该研究认为这些蛋白是腹水EVs相关蛋白的核心并使用人类细胞图谱(Human Cell Map)对大于80%数量患者中均出现的蛋白进一步表征,发现两组的腹水EVs相关核心蛋白大部分定位于细胞质膜或细胞交界处的细胞亚区(图1d)。总之,该研究确定了一组包含392个蛋白的“腹水EVs相关核心蛋白”。

图1:腹水EV相关核心蛋白的鉴定与表征

二、HGSC特有的腹水EVs蛋白的鉴定

HGSC患者的腹水中混合了细胞、蛋白质和EVs。为了找到HGSC特异性EVs相关蛋白,该研究在UC分离的非恶性腹腔积液中提取了5份EVs样本作为对照。通过与对照组比较筛选,确定了157种蛋白代表了HGSC中病理腹水特异性的EVs 相关蛋白(图2d)。该研究认为这些蛋白既包含了影响HGSC进展的重要因素,也包含了潜在的疾病生物标志物。

图2:HGSC特异性EVs相关蛋白的鉴定

三、HGSC腹水中EVs的细胞来源

与其他生物液体类似,腹水也可能含有来自不同类型细胞的EVs。该研究试图确定不同类型的细胞对HGSC腹水中EVs的贡献程度(图3a)。绘制了单个细胞类型的表达谱上HGSC腹水特异性EVs标记物的表达图(图3b,c)。HGSC患者腹水特异性的EVs相关蛋白几乎都是由一种主要细胞类型(巨噬细胞、成纤维细胞、恶性细胞和淋巴细胞)表达的(图3c)。这些数据有力地表明,恶性腹水特异性的单个EVs来源于不同的细胞类型,并提供了一个概念,即EVs分析可用于评估TME的组成。

图3:EVs的细胞来源

四、腹水的细胞组成与其细胞类型特异性的EVs含量无关

为了探究腹水中的EVs组成是如何反映其细胞组成的,以及其是否有助于对 HGSC患者进行分层,该研究使用流式细胞术(FC)直接分析了腹水细胞。11名患者中有10名(患者1-10)在采集腹水时从腹水中分离出细胞,对它们进行了光谱FC多参数分析(图4a)。结果表明,细胞类型特异性EVs蛋白的分析提供了额外的价值,补充了腹水细胞组成的分析。腹水中的EVs可能整合了来自肿瘤和TME的复杂信息,TME来自漂浮在腹水中的细胞和与腹膜接触的实体组织。

图4:腹水细胞分析

五、细胞类型特异性EVs相关蛋白预测HGSC患者的生存率

腹水的两个关键成分--腹水细胞和腹水EVs--并不能提供有关肿瘤和TME的生物学行为以及可能的临床行为的重叠信息,且腹水细胞类型比例与总生存期(OS)的能力无关。因此,该研究分析了这些细胞类型特异的EVs标记物和另外四种HGSC特异的EVs相关蛋白,发现它们具有细胞类型限制性表达模式(FAS、IDH2、ITGB8和MRC1,图5b)及预测OS的能力。该研究观察到核心巨噬细胞标记物CD68、MRC1和STAB1、恶性细胞标记物SMIM22以及成纤维细胞标记物DPP4和PROCR对OS有很强的促进效应。相反,仅在腹水环境中由恶性细胞(EpCAM和CKB)和成纤维细胞(Fas和SERPINB2)表达的蛋白(图5b,c),对OS有强烈的负面影响。

图5:生存分析

研究结论

该研究的数据提供了证据,证明对HGSC患者腹水中的EVs相关蛋白映射了肿瘤及其微环境的功能状态。因此,腹水的蛋白质组及相关标志物蕴含着巨大的潜力,可用于提高我们对肿瘤生物学的认识、简化诊断并指导这种致命疾病的治疗。

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