恶性黑色素瘤患者来源的肿瘤干细胞外泌体的代谢组学特征

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科学家揭示了恶性黑色素瘤患者来源的肿瘤干细胞释放的外泌体的代谢组学特征

最近，研究人员揭示了由肿瘤干细胞（CSC）产生的称为“外泌体”的小“信使”囊泡的分子特征，这些囊泡在恶性黑色素瘤患者血液中的肿瘤发展和转移过程中起着关键作用。

他们的研究表明，这些由CSC产生的恶性黑色素瘤囊泡与分化的肿瘤细胞具有不同的分子组成。他们还发现这些分子在血液中的外泌体中是可检测的，与健康个体相比，这些分子在恶性黑色素瘤患者中表现出差异性。这使得这些分子潜在地适合作为疾病的诊断和预后的生物标志物。

恶性黑色素瘤是皮肤癌中最具侵略性的类型之一，近年来，其流行率在全球范围内呈上升趋势。导致黑色素瘤危及生命的性质和严重性的因素包括症状在晚期才出现、缺乏有效的治疗方法、其高转移能力以及检测难度大。不幸的是，由于缺乏生物标志物的指标，因此恶性黑色素瘤的诊断仍然存在问题，无法准确发现肿瘤的早期阶段并预测其在特定患者中的发展。

这些使恶性黑色素瘤成为严重疾病的特征的原因是所谓的肿瘤干细胞（CSC），这是肿瘤中存在的细胞亚群，具有干细胞的典型特征。它们负责肿瘤的发生、维持和进展、以及转移和复发，甚至在手术根除肿瘤后也会存在。

由西班牙格拉纳达大学（UGR）JuanAntonio Marchal Corrales教授领导的科学家们对这些CSCs进行了专门研究，发现这些微囊泡充当了这些细胞的“信使”。这些“信使”称为外泌体，通过转移某些生物分子并发送到其他细胞和组织进行通讯，从而促进肿瘤转移的出现。

外泌体参与许多肿瘤进程。当细胞释放外泌体并通过血液循环时，外泌体提供了非常有希望的生物标志物来源，因为外泌体可以很容易地从血样中分离出来。这项研究的重点是恶性黑色素瘤患者血液中分离出的CSC产生的外泌体的分子特征。代谢组学技术被用来分析生物系统的分子特征，以鉴定出可能用于诊断该疾病的生物标志物。



图：恶性黑色素瘤患者和健康个体血清来源的外泌体的代谢组学分析



这项研究是广泛的跨学科工作的结果，转化研究人员、生物信息学家和临床研究人员共同努力，在肿瘤学的个性化医学或精准医学领域迈出了又一步。该研究表明，CSC产生的外泌体的分子组成与分化的肿瘤细胞释放的外泌体的分子组成不同。为了对此进行研究，研究人员使用富含CSC的患者原发的恶性黑色素瘤细胞系，大量培养了两种类型的细胞，并分离了CSC细胞并收集释放到培养物中的外泌体。研究人员测试了细胞和它们产生的外泌体的特性和特征，然后进行了代谢组学分析，目的是研究生物样品中存在的分子（代谢物）。在使用质谱仪检测并提取了分子后，对它们进行了高精度的定量，然后进行了一系列统计分析，以确定每种细胞类型的外泌体中发现的哪种分子浓度最高。因此，研究人员初步确定了一些脂质代谢产物，这些脂质代谢产物存在于CSC的外泌体和分化的肿瘤细胞中。

随后，采用相同的科学方法，研究团队进行了一项相似的研究，比较了从恶性黑色素瘤患者不同阶段的血液和作为对照的健康个体的血液中分离的外泌体的代谢组学特征。研究得出的结论是，黑色素瘤患者和健康个体从血液中分离出的外泌体中也存在某些代谢产物，包括先前在CSC中鉴定出的某些代谢产物。借助于相应的统计模型，这些分子及其在血液中的不同浓度能够区分恶性黑色素瘤与健康个体，因此适合作为潜在的生物标志物用于诊断。

但是，作者强调，这项研究只是第一步。这些分子中的某些分子已经初步鉴定了完整表征，目前正在使用大量样品进行重复研究，验证其作为生物标志物的临床应用。

诸如此类研究为改善早期诊断、预后和治疗反应预测的癌症生物标记物提供了新途径。而且，这些结果可以推论到许多其他肿瘤中，有助于我们更好地了解疾病的发病机理并获得个性化精准医学的生物标志物。



参考文献：Metabolomic profile of cancer stemcell-derived exosomes from patients with malignant melanoma. Mol Oncol15(2):407-428.