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癌症外泌体相关的杂志(癌症医学杂志)

2022-12-16 20:50:10 作者:max
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重磅!非因指南性综述引领液体活检蛋白组技术新风尚!

2022年2月15日,非因生物以第一作者和通讯单位、联合美国纽约圣约翰大学陈哲生教授等在《Molecular Cancer》杂志上( IF:27.401 )发表了题为“Proteomics technologies for cancer liquid biopsies”的综述性文章,回顾了包括RPPA在内的多种高通量蛋白质组学技术在肿瘤液体活检中的研究进展及临床转化应用策略。

本文简要介绍了能够从液体活检样本中同时检测至少数百种蛋白质的高内涵蛋白质组学技术原理(图1),包括:RPPA反相蛋白微阵列技术(非因生物提供)、质谱技术、抗原/抗体阵列技术、基于核酸适配体(Aptamer)的检测技术和邻位延伸技术(PEA),并比较了上述各技术的优劣势(表1,嫌长不看也要看的表),同时介绍了各技术在癌症液体活检研究领域和临床转化方向的应用进展。( 原文链接: )

蛋白组学液态活检生物标志物研究背景

与肿瘤诊断的“金标准”组织活检相比,液体活检可通过最小入侵方式获得检测样本,同时克服异质性,实现动态监测。目前用于液体活检的体液主要为血液和尿液,但理论上,液体活检适用于任何人体内循环或其他人体相关的液体(图2)。作为大多数细胞功能的直接执行者和当前大多数癌症治疗中的直接药物靶标,多重蛋白质组学数据的分析,可能会在癌症进展的所有阶段实时提供更加宝贵的临床相关信息。液体活检样本中的蛋白质组具有巨大复杂性,如蛋白质丰度和翻译后修饰持续且快速的变化,同时蛋白质组技术与高度复杂的测序技术相比仍存在一定局限性,导致蛋白质组学的探究仍然落后于基因组技术,且目前临床转化效率极低,仅通过40多个基于液体活检的蛋白组生物标志物。因此,迫切需要新的蛋白质技术来实现在癌症液体活检中发现生物标志物的目标。

各技术比对

一、 质谱技术(MS)

由于体液样本中蛋白的复杂性,现代质谱技术通过不断优化样本制备方法、开发蛋白定量技术以及改变质谱扫描模式来提高检测精度。质谱法无需假设驱动,可以无偏倚地对样本中的蛋白进行扫描,因此可作为癌症体液样本早期生物标志物发掘的首选方法。目前基于质谱的生物标志物策略主要有:(1)在发现、核实、验证三个阶段,样本数量递增,而检测蛋白范围逐渐缩小的 “三角策略” ;(2)在发现和验证阶段均用“鸟枪法”在大样本队列检测尽可能多的蛋白,平行分析显示共同显著差异的蛋白可作为准生物标志物的 “矩形策略” 。目前基于质谱的液体活检已应用于卵巢癌、泌尿系统癌症、结直肠癌等多种癌症。但如想将质谱应用于广泛的临床试验,还需简化和标准化检测流程、提高检测的通量、精度和鲁棒性,并突破对翻译后修饰蛋白的检测局限性。

二、抗原/抗体阵列技术

抗体阵列 是将特异性抗体固定到带有修饰的平面基质上,通过荧光、化学发光或寡核苷酸标记的方式对样本进行多重靶标(通常为几百种)检测的方式。适用于血清学分析,如肿瘤相关的低丰度分泌蛋白的检测。但受到检测通量、检测动态范围、以及批次效应和信号饱和度、定量精确度的限制,抗体阵列仅可作为基于体液的蛋白组学分析的方法学之一。 抗原阵列 又称功能蛋白阵列,可作为抗原检测平台来检测抗体组成的细微变化,其早期热点应用是通过血清自身抗体(AAB)来进行生物标志物的研究。最全面的人类抗原阵列覆盖超过81%的蛋白,是血液蛋白全景分析的强有力的工具。但抗原阵列的靶点扩展、可重复性、批次效应和高昂的成本,仍使抗原阵列的应用有所局限。

三、 基于适体的检测

SOMAscan是目前高通量蛋白组检测的“新贵”工具,基于能够与不同蛋白质进行紧密结合的慢速率修饰的蛋白质适体(SOMAmer)进行检测。SOMAmer是寡核苷酸配体,结合上可光解的接头或荧光标签,通过构象识别与待测靶标结合,经生物素介导的纯化后,紫外光照射洗脱SOMAmers,并对其进行表征和定量已反应待测样本内的蛋白丰度。该方法具有超高特异性和亲和力,以及较低的批次间差异,目前可平行分析7000+种蛋白质,在结直肠癌和非小细胞肺癌的临床相关的生物标志物筛选中起到关键作用。但与抗体检测相比,现阶段可供研究使用的适体种类有限,尤其是翻译后修饰蛋白为导向的适体开发仍处于初期阶段。同时由于适配体对抗原决定簇的超高亲和力,在蛋白标志物研究的进程中会受到大量信号干扰,影响检测准确度。

四、邻位延伸技术(PEA)

PEA结合了基于抗体的免疫分析(ELISA)和PCR或二代测序(NGS)技术,与质谱检测相比,实现了用更低的样本量检测更广泛的动态范围,高灵敏、高准确、可重复且高保真识别。最先进的PEA检测目前由Olink商业化,可对3072个靶标进行标准测量。PEA首次应用于结直肠癌血液预后标志物的鉴定,后续应用于卵巢癌、前列腺癌等癌种的早期检测、伴随诊断和疾病监测。PEA检测与读取方式(qPCR、NGS)相关,当进行大队列样本分析时,仍需考虑实验误差和批次效应,其次翻译后修饰蛋白的研究对于抗体对开发具有很大瓶颈,对其捕获受到一定限制。

五、反相蛋白微阵列技术(RPPA)

RPPA起源于20年前,是将完全变性的蛋白裂解液固定在特殊载玻片上,通常每种裂解液会进行浓度梯度稀释,接下来用验证好的高度特异性的抗体孵育点样后的载玻片,通过信号放大化学显色或荧光检测捕获定量信息(图3)。RPPA可广泛应用于几百到超过一千个大样本的超稳健平行分析,定量精准,可对500+种细胞表面受体蛋白、细胞信号关键蛋白及蛋白修饰(磷酸化、乙酰化、甲基化等)、蛋白酶类、转录因子等各类代表性靶标进行分门别类的系统深度检测,包括直接和间接的上下游蛋白网络分析。基于以上特征,RPPA广泛应用于癌症基因组图谱项目(TCGA),其公共数据集可在线获取(TCPA,)。RPPA由于其最小的批次差异,可以作为蛋白质生物标志物验证的强大工具,并已成功应用于肺癌的新型生物标志物验证。另外,对外泌体蛋白的检测也成为RPPA在癌症液体活检中的另一项热点应用。 非因生物在国内搭建了基于MD安德森金标准的RPPA分析技术平台,先期完成了一系列工作流程的开发、验证及优化,不断扩展抗体库,并且建立了完备的生信分析体系。帮助国内科研,临床及工作者及广大药物研发相关用户快速高效开展疾病,尤其是肿瘤相关信号通路全景分析、分子机理挖掘、肿瘤相关药理学研究及靶向药物开发。RPPA复杂的技术流程和严格的抗体筛选过程将不再成为国内科研工作者的开展基础和转化医学研究的绊脚石。(点击下方“ 阅读原文 ”,了解详情)

展望

未来,在蛋白质组学技术不断发展的前提下,各技术之间的联合互补应用可以作为可行的、基于肿瘤体液活检的生物标志物正交验证策略(如图4所示)。非因生物依托RPPA技术等各项新型组学技术,将肿瘤精准治疗研究和转化作为核心使命,我们期待着一个更加精简但连贯且标准的蛋白类生物标志物开发流程的出现,并最终应用于癌症转化医学研究。

有合适的细胞生物学的期刊吗?

细胞生物学方向的期刊推荐以下几本:

1、Aging Cell 期刊,该刊是一本年轻的期刊,创刊于2002年,由Wiley与英国解剖学会 Anatomical

Society(AS)共同出版,是衰老领域的旗舰期刊,主编是桑福德·伯纳姆医学发现研究所(Sanford Burnham Medical Discovery Institute)的Peter D.Adams教授,致力于发表高质量的解决老化生物学基本问题的研究。

2、Journal of Extracellular Vesicles(ISSN: 2001-3078)期刊,该刊为国际细胞外囊泡学会(ISEV)官方OA期刊,于2012年创立,由Taylor Francis Group出版,发表细胞外囊泡相关的研究,包括微囊泡、外泌体、外泌体和凋亡小体方向,为化学、物理以及外囊泡应用方面的数据、观点及信息提供交流平台。

3、国产期刊 Protein Cell(ISSN:1674-800X),改刊是一本经同行评审的开放获取期刊,由中国生物物理学会联合高等教育出版社、中国科学院北京生命科学研究院共同创办,由Springer负责海外发行,主要报道生命科学和生物医学领域的最新研究成果和前沿热点,并成为“中国科技期刊卓越行动计划”首批梯队期刊。

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Journal of Extracellular Vesicles期刊影响因子多少?

Journal of Extracellular Vesicles期刊影响因子是14.976。

Journal of Extracellular Vesicles (ISSN: 2001-3078)为国际细胞外囊泡学会(ISEV)官方OA期刊,于2012年创立,由Taylor Francis Group出版,发表细胞外囊泡相关的研究,包括微囊泡、外泌体、外泌体和凋亡小体方向,为化学、物理以及外囊泡应用方面的数据、观点及信息提供交流平台。

年度发文量:

在创刊初期,一般期刊都选择少而精的路线,从而快速提高期刊的影响因子。该期刊也不例外,刊文量相对较低。值得注意的是,该刊年刊文量呈增加趋势,相信随着今年影响因子持续上升,刊文量也会快速增加。

2020年截止现在已发表76篇,预计2020年发表将不低于100篇。

影响因子:

Journal of Extracellular Vesicles 是一本年轻的期刊,2019年获得第一个影响因子,高达11分,今年影响因子再获新高,达到14.976,妥妥的一线顶刊,估计明年影响因子会再攀新高。

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Hepatology:M2型巨噬细胞来源外泌体通过αMβ2 整合素促进肝癌转移

前言

肝细胞癌(HCC)是世界上第五大常见癌症,以及全球癌症死亡的第五大原因。大部分HCC患者出现转移,其中肺转移的总体生存率约5.9月,无转移患者总体生存率约16.2月。肺转移在恶性肿瘤中的发病率约25%-30%,HCC患者发病率约41.6%-43.6%。

肿瘤细胞与相应微环境的相互作用以及基质细胞参与肿瘤进展的重要性。肿瘤的基质细胞有内皮细胞,纤维母细胞,肿瘤浸润的炎症细胞,这些细胞创造微环境,改善肿瘤细胞的特性,调控肿瘤的发展及对治疗的应答。研究表明,肿瘤相关的巨噬细胞(TAMs)可以加速肿瘤的发生、发展。巨噬细胞根据极化特性分为M1和M2型,M1型巨噬细胞能够分泌促炎症和免疫刺激因子,TAMs比较接近M2型巨噬细胞,可以激活产生Th2细胞因子。TAMs加速癌细胞转移以及癌细胞与TAMs对话的潜在机制有待进一步阐明。

外泌体是一种包含蛋白、核酸、脂质的微小囊泡,参与肿瘤微环境中不同类型细胞间的物质运输、信息传递。由于TAMs外泌体与肿瘤的研究是有限的,所以TAMs外泌体对肿瘤的发生发展和转移也需要进一步探索。

最近发表于Hepatology杂志(IF=14.679)的研究指出,肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)来源的外泌体介导CD11b/CD18蛋白转移到肿瘤细胞,可能增强了肝癌细胞迁移能力,为肿瘤转移机制提供新的见解。

◆ 技术路线 ◆

在这项研究中,研究人员获取120例肝癌vs. 癌旁,转移vs. 非转移临床样本,CD206、CD68在肝癌和HCC非转移组织样本中表达显著升高,且CD206、CD68高表达患者预后较差。

功能上,M2型巨噬细胞/M2型巨噬细胞条件培养基与肝癌细胞共培养,促进肝癌细胞的迁移和侵袭。

PKH26染色示踪肝癌细胞吞噬外泌体效率;M2型巨噬细胞来源外泌体(M1 exos)介导肝癌细胞迁移和侵袭;GW4869(外泌体抑制剂)逆转迁移和侵袭表型。

体内实验表明,巨噬细胞来源外泌体预处理肝癌细胞,尾静脉接种到小鼠。与对照、M1 exos相比,M2 exos组肺转移显著增强;GW4869可以逆转体内肺转移表型。另外,M2 exos组总体生存时间也显著降低。M2 exos增强HCC细胞侵袭能力,可能是巨噬细胞和肝癌细胞之间的一种新的信息传递模型。

蛋白质组学测序:M2 exos 组显著上调的蛋白有:FGL2,FABP4, CD37, ITGB2 (CD18 or β2 integrin), ITGB5, and ITGAM (CD11b or αM integrin)。体内和体外研究结果表明,CD18 、CD11b在M2 exo中高表达,可通过M2 exo传递到HCC细胞;CD18 、CD11b抗体阻断后迁移和侵袭能力也下调,小鼠存活时间延长。

前期研究结果表明,在肿瘤发生的初期,MMPs降解胞外基质介导肿瘤的侵袭和转移。研究者通过WB、qPCR、ELISA实验发现M2 exo处理的肝癌细胞中MMP-9表达上调,CD18 、CD11b抗体阻断后MMP-9表达量下调;MMP抑制剂(MMPi)或联合M2 exo处理肝癌细胞,其迁移和侵袭力下降;另外MMPi处理的肝癌细胞接种小鼠,肺转移数目显著降低。

总之,本研究阐明了M2 exo传递αMβ2到肝癌细胞,激活受体细胞表达MMP9,从而促进肝癌转移。

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外泌体在癌症诊断方面作用很大,思路迪诊断在这领域做了哪些探索?

思路迪诊断可谓是国内外泌体临床应用的探路者,早在多年前,就基于对医学的深刻洞察,专门成立了一支由顶尖的技术人才组成的外泌体研究团队。到目前为止,思路迪诊断不光率先突破了外泌体提取和纯化的难题,还建立了3套外泌体提取技术:试剂法、磁珠法、流控排阻法,这些研究成果对癌症的诊断有着重要意义。

同时,在思路迪诊断自主研发的外泌体检测技术和研究平台上,转化医学研究团队与多位临床专家共同展开了一系列肿瘤早期诊断生物标志物探索,已在肝癌、肺癌、胰腺癌中取得多次突破,后续还将会进行系列报道包括卵巢癌、尿路上皮癌和肺癌等恶性肿瘤早诊的转化研究成果。

为什么运动可以促进外泌体的释放?有类似Ca+的这种机制详细解答的文献吗

维持着生命的运转。

心脏又是如此脆弱,各种因素(如机械作用、有毒物质、吸烟、酗酒、不良情绪等)都能让它受伤,每年因心脏相关疾病死亡的人数超过千万。

不过,作为生命力量之源的心脏,人类也有多种方式来保护它,其中最重要的方式之一就是——运动。

最近,中国第四军医大学的高峰和王立峰教授带领的联合团队发现,长期锻炼的人动脉血管会分泌更多的miR-342-5p(一种非编码RNA),并通过外泌体运送到心脏,保护受损的心肌细胞,减少心肌梗死的风险。

这项研究首次发现了miR-342-5p对心肌细胞的保护作用,并揭示了这种保护作用的完整机制,对缺血性心脏病的预防和康复有重要意义。相关研究发表在著名学术期刊Circulation Research上[1],论文的第一作者是Zuoxu Hou和 Xinghua Qin两位同学。

高峰教授

小时候,父亲就对奇点糕说,运动可以让你拥有一颗强大的心脏。而奇点糕也从小就养成了日常锻炼的习惯,无论生病或者精神萎靡时,都喜欢通过运动来恢复状态。当奇点糕努力提高了自己的知识水平后,就越发喜欢运动了。因为有无数的科学证据表明运动可以减肥、壮骨、防癌、防痴呆等。

不仅如此,对于人类健康的最大威胁——心血管疾病,运动的益处也是显而易见的。有研究表明,运动对受损的心脏有直接的保护作用,提高人类心脏病发作时的存活率[4],尤其是在发生“心肌缺血再灌注损伤”后。

1960年,有人在狗狗身上观察到一个现象:当心肌因阻塞而缺血后又恢复供血,会更加严重地损伤心肌组织,这个过程被称为“心肌缺血再灌注损伤(MI/R)“[2,3]。MI/R可能导致心肌细胞大面积坏死,引发严重的心肌梗死,每个人都可能遇到。

高峰教授团队曾在小鼠体内发现,长期运动能防止MI/R导致的心肌细胞凋亡,减少心肌梗死的风险[5]。但是,目前人们还不清楚运动到底是如何保护心肌细胞的。

心肌梗塞对心脏损伤很大

近段时间,外泌体成为医学研究的热点。很多细胞都能分泌一种小的(30-100 nm)内源性膜囊泡,里面包含蛋白质、mRNA和非编码RNA(如miRNA)等,在全身组织和器官之间传递信号[6]。最近有研究发现,在人类进行运动后,外泌体会增加,对心血管系统有益处[7]。

研究人员推测,运动对心肌细胞的保护作用可能是通过外泌体介导的。

他们让一组小鼠进行游泳训练,每天两次,持续4周;并以一组不运动的小鼠做对照。等最后一次训练课程结束24小时后,让小鼠发生“心肌缺血再灌注损伤”(MI/R)。检测发现,相比对照组,锻炼过的小鼠心肌梗死面积更小,血清中乳酸脱氢酶水平更低。(乳酸脱氢酶主要存在于心肌细胞以及肝、细胞中,因此乳酸脱氢酶水平偏高,可以作为心肌受损的指标)

随后,他们从锻炼组和不运动组的小鼠血液中分离出了外泌体,将这两种外泌体分别与受损的心肌细胞共孵育。发现锻炼组小鼠的外泌体能够大幅降低受损心肌细胞的凋亡,而不运动组小鼠的外泌体却没有这种效果。(受损的心肌细胞通过“有氧/无氧”过程进行诱导损伤)

左:心肌细胞吸收外泌体。右:“锻炼”的外泌体抑制心肌细胞凋亡

接着,将这些外泌体注射到正常小鼠心脏中,48小时后再对他们进行MI/R。检测发现锻炼组来源的外泌体,能够大幅减少小鼠的心肌梗死面积,改善心脏的功能,提高左室发展压最大变化速率(±dp/dtmax),降低左室舒张末压(LVEDP)等。

人体中的结果也一样。研究人员分别征集了16名健康的男性学生运动员,让他们进行1年的赛艇训练(每天1-2小时,每周6天);又征集16名不训练的男性学生志愿者。

在最后一次训练结束的24小时后,收集他们的血液样本分离外泌体,分别与受损的心肌细胞进行共孵育。发现锻炼组学生的外泌体能抑制细胞凋亡,降低乳酸脱氢酶的释放,并提高细胞的存活率。

人体来源的外泌体效果同样不俗

这些结果表明,长期运动后产生的外泌体,确实能够保护受损的心肌细胞。

不过,到底是外泌体中的哪种成分在起作用呢?联合团队对外泌体进行测序,发现训练组和不运动组的小鼠外泌体miRNA有很大差别,他们从中挑选了11种在锻炼组外泌体中被明显上调的miRNA,分别在受损的心肌细胞中进行测试。

实验结果显示,一种叫miR-342-5p的miRNA能够明显抑制细胞凋亡,降低乳酸脱氢酶的释放,并提高细胞的存活率。检测志愿者的外泌体后,也发现锻炼组外泌体的miR-342-5p含量是对照组的1.8倍。

随后,研究人员又在小鼠中通过检验miR-342-5p的功能,证实miR-342-5p对心肌细胞的具有保护作用。看来就是它了,心脏的守护神——miR-342-5p。

不过,这个miR-342-5p到底是怎么产生的呢?之前有研究发现,运动会增强血管与血流之间的剪切力,诱导血管内皮细胞产生细胞因子,对人体有益[8]。研究人员对动脉血管内皮细胞施加剪切力,发现确实能促进这些细胞产生miR-342-5p。

血流变化可以改变剪切力

那miR-342-5p是通过什么方式保护心脏的呢?研究人员对miR-342-5p起作用的机制进行研究,发现其能抑制Caspase 9 和 Jnk2蛋白的水平,并增强Akt蛋白的磷酸化[9,10]。这些作用最终都会抑制细胞凋亡,防止心肌细胞因MI/R而死亡,从而降低心肌梗死的危害。

运动保护心脏的作用机制

这个研究清晰地揭示了长期运动保护心脏的完整机制,并首次发现了miR-342-5p的重要作用,对缺血性心脏病的预防和治疗,具有潜在的临床应用价值。

而对于大多数现在心脏还健康的人,不用奇点糕多说了吧?既然心很容易受伤,那就多爱护它,那就让它更强大吧~

有氧运动的第一作用,就是增强心肺功能。

编辑神叨叨

有时候,人们会很庆幸对于人体至关重要的心脏很难患癌症,少了一种致命的疾病。可是转念一想,心脏很难患癌的重要原是因为心肌细胞不能再生,这也意味着心脏受损很难修复,而每年心脏相关的疾病杀死的人数,超过了全身所有类型肿瘤造成的死亡人数的总和。

当然,心肌细胞无法再生是自然长期进化的结果,相对心肌细胞能再生的低等生物,恐怕是有其优势的。而且,对于生物的进化,更多是遵循阻力而非经济最优原则。

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