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Nature子刊:癌细胞外泌体诱导肿瘤的神经支配

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发表于 2018-10-18 10:03:27 | 显示全部楼层 |阅读模式
Nature子刊:癌细胞外泌体诱导肿瘤的神经支配
受神经支配的肿瘤比不受神经支配的肿瘤更具侵袭性。例如,在前列腺癌中,癌组织募集神经纤维与较高的肿瘤增殖指数和较高的复发和转移风险相关。小鼠癌症模型中去神经支配的研究支持了神经在肿瘤进展中的贡献。这些研究表明,神经系统不是旁观者,而是癌症发生和进展的积极参与者。然而,对肿瘤获得其神经纤维机制的理解仍不清楚。肿瘤可通过在受神经支配的组织内生长获得神经支配;换句话说,神经已经存在于微环境中,并且肿瘤默认接受它们。然而,相同组织的一些肿瘤比其他肿瘤更受神经支配的临床发现表明一种活跃的、肿瘤起始的过程,类似于血管生成和淋巴管生成。肿瘤起始自身神经支配,称为轴突发生(axonogenesis),该过程尚未得到广泛探索。
神经营养因子的细胞外释放[例如肿瘤细胞的神经生长因子(NGF]可以促进癌症进展。虽然这种机制可能有助于肿瘤神经支配,但肿瘤释放的其他成分也可能直接促进轴突发生。其中有细胞外囊泡,如外泌体。外泌体是30-150 nm的囊泡,其包装丰富的成分(蛋白质、DNA、RNA和脂质)。因为它们是通过内吞囊泡的内陷产生的,所以外泌体跨膜蛋白的拓扑结构被保留,可能因此它们的生物学活性得到保证。外泌体通过大多数(如果不是全部)细胞释放到细胞外环境中并且充当细胞间通信的载体。越来越多的证据支持这样的假设:肿瘤释放的外泌体通过多种机制促进疾病进展,包括诱导/促进转移和肿瘤耐受。该研究假设癌细胞用于促进疾病进展的一种机制是诱导肿瘤神经支配。来自Sanford Research Groups的癌症生物学和免疫治疗组的研究人员最新发表在Nature Communications杂志的研究显示肿瘤释放的外泌体介导癌症的轴突发生,并且这种神经支配本质上是传递感觉的
该研究利用PC12细胞(一种大鼠嗜铬细胞瘤细胞系)作为轴突发生活性的体外筛选。当适当刺激时,PC12细胞延伸神经突,形态学上与神经元相似。人体样本数据表明,来自头颈癌患者肿瘤和匹配血液的外泌体比来自非癌症对照血液和组织的外泌体诱导更多来自PC12细胞的神经突向外生长。为了进一步了解这种现象,研究人员转向人乳头瘤病毒诱导的(HPV+)口咽鳞状细胞癌(OPSCC)的小鼠模型。该模型由来自C57Bl/6小鼠的口咽上皮细胞组成,其稳定表达HPV16病毒癌基因,E6和E7,H-Ras和荧光素酶(mEERL细胞)。研究显示从这些细胞的条件培养基中纯化的外泌体诱导PC12细胞的神经突向外生长。当通过CRISPR/Cas9基因组调节Rab27A/B来抑制mEERL细胞的外泌体释放时,这种活性显著减弱。此外,植入Rab27A/B修饰肿瘤的小鼠受神经支配减少。作为该假设的另外测试,当用外泌体释放抑制剂GW4869处理携带mEERL肿瘤的小鼠时,与载体处理的对照小鼠相比,肿瘤神经支配显著降低。
外泌体包含的许多分子是外泌体诱导轴突发生的潜在候选者。研究人员实验性地排除了NGF并且关注于EphrinB1,因为其增加的表达导致不同人癌症以及mEERL小鼠模型中的侵袭性疾病。EphrinB1是单通道跨膜蛋白配体,可结合并激活Eph受体酪氨酸激酶;此外,EphrinB1本身被磷酸化并启动其自身的信号传导。在发育过程中,EphrinB1发挥轴突导向分子的作用。与其他ephrins相似,EphrinB1经常与生长锥塌陷和轴突生长的抑制相关,可能重新定向轴突轨迹。研究人员想知道EphrinB1对疾病进展的贡献是否超出其信号传导能力,包括其轴突导向特性。该研究显示肿瘤释放具有高EphrinB1含量的外泌体在体外增强PC12细胞的神经突向外生长,而EphrinB1表达或功能受到抑制时该作用显著减弱。与这些发现一致,过表达EphrinB1的mEERL肿瘤明显比具有基础EphrinB1表达的肿瘤受神经支配增加。总之,这些数据表明肿瘤释放的外泌体有助于轴突发生,并且外泌体EphrinB1增强了这种活性。
头颈癌患者来源的外泌体诱导神经突向外生长
参考文献:
Marianna Madeo, Paul L. Colbert, Daniel W. Vermeer, Christopher T. Lucido, Jacob T. Cain, Elisabeth G. Vichaya, Aaron J. Grossberg, DesiRae Muirhead, Alex P. Rickel, Zhongkui Hong, Jing Zhao, Jill M. Weimer, William C. Spanos, John H. Lee, Robert Dantzer & Paola D. Vermeer Cancer exosomes induce tumor innervation. Nature Communications volume 9, Article number: 4284 (2018)


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