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Cancer Res丨王红霞团队系统解析乳腺癌血清外泌体图谱 & 发现治疗新靶点

07月02日

来源：复旦大学附属肿瘤医院肿瘤内科

乳腺癌是全球最常见的癌症之一，占女性癌症30%。对乳腺癌患者转移状态的早期检测和动态评估对于治疗和分析癌症对治疗反应具有重要价值。与传统肿瘤组织活检相比，利用患者血液中的分子信号（如循环肿瘤细胞、循环游离DNA和外泌体）开展液体活检具最小侵袭性、更少并发症和更高的动态监测能力

近日，复旦大学附属肿瘤医院王红霞课题组在美国癌症研究协会官方期刊 Cancer Research 在线发表题为Proteome profiling of serum extracellular vesicles reveals TALDO1 as a therapeutic target in breast cancer metastasis 的研究论文。项目团队系统解析了乳腺癌患者血清细胞外囊泡蛋白质组学图谱，共鉴定了9,699种蛋白质，大大扩展了对肿瘤患者 EVs 分子标记物的了解；发现乳腺癌 EVs蛋白特征与健康人群不同，携带更多分子用于信号传递，表现出免疫反应、代谢和转移相关的特异性特征，反映了EVs在乳腺癌发生发展过程中的功能和分子异质性。基于此，构建了特异性EVs蛋白标识符，可作为液体活检工具用于诊断乳腺癌（AUC为0.91）以及评估淋巴结转移（AUC为0.85）。进一步，团队鉴定出TALDO作为乳腺癌远处转移的新型调控分子，并开发了靶向TALDO的小分子抑制剂AO-022，并揭示其通过靶向乳腺癌能量代谢抑制乳腺癌发生发展的作用机制。体内外研究揭示该小分析抑制剂对乳腺癌具有良好的治疗效果，显示了良好的临床应用前景。

循环细胞外囊泡（EVs）如外泌体或外泌体样小泡（ELVs），大小为30-200nm，携带核酸、脂质和蛋白质，这些核酸、脂类和蛋白质有助于正常生理和病理状态下细胞间的通讯。近年来，EVs功能的重要性在包括乳腺癌在内的多种人类癌症中深入研究。越来越多证据表明，EVs从癌症细胞中主动释放，并显著影响肿瘤微环境（TME）和免疫生态系统，构建远处转移生态位，促进生长转移。EVs膜包封的特征维护了其结构完整性，防止循环蛋白酶和其他酶降解，使EVs内分子“货物”比其他血清学蛋白更稳定。考虑到EVs易于检索，且在血清中普遍和丰富存在，可为乳腺癌检测、预后和治疗监测的下游分析提供充足信息，是一种有前途的非侵入性液体活检方法。但由于人类样本的EVs蛋白质组数据有限，对乳腺癌特异性EVs特征及其组成缺乏全面的了解，对其独特的乳腺癌生物标志物缺乏共识。

在这项研究中，研究团队测试了1个发现队列和5个验证队列，共涉及561个样本。基于病例对照研究的发现队列共纳入196个样本，包括70名健康者和126名乳腺癌患者。此外，基于福建验证队列、上海验证队列#1、上海验证序列#2、CPTAC乳腺癌症队列和Tang等人的癌症队列中五个独立队列进行了五步验证。应用基于质谱的、数据独立获取（DIA）定量方法，研究团队描述了乳腺癌和健康人群的血清EVs蛋白质组指纹，提供了血清EVs的全面概况，共鉴定了9,699种蛋白质，大大扩展了EVs标记物的范围。在乳腺癌和健康人群样品中鉴定出1,463和485种独特EVs蛋白，表明乳腺癌 EVs蛋白特征与健康人群不同，并携带更多分子用于信号传递。值得注意的是，乳腺癌EVs表现出免疫反应、代谢和转移相关的特异性特征，反映了EVs在乳腺癌发生发展过程中的功能和分子异质性。进一步，课题组构建了特异性EVs蛋白标识符，可作为液体活检工具用于诊断乳腺癌（AUC为0.91）以及评估淋巴结转移（AUC为0.85）具有良好应用价值。

通过组织-血清EV蛋白质分析，研究团队确定TALDO1作为一种新的EVs生物标志物，与远处转移不良预后相关。使用高通量分子对接技术和由271,380个小分子组成的文库，课题组筛选获得了一种强效TALDO1变构抑制剂AO-022，并证明了其在体外和体内抑制乳腺癌进展和迁移的能力。TALDO1是非氧化性磷酸戊糖途径（PPP）中的限速酶，在NADPH产生和糖酵解中发挥重要作用。恶性肿瘤增殖伴随葡萄糖代谢增加，糖酵解是葡萄糖代谢的中心途径，与磷酸戊糖途径密切相关。项目进一步研究表明探讨了AO-022剂量依赖性降低了乳腺癌细胞中细胞外酸化速率（ECAR）水平。为阐明TALDO1是否主要通过氧化还原代谢（NADPH产生）正调节来促进乳腺癌转移，研究者检测了过表达TALDO1的MCF7细胞和AO-022处理后敲低TALDO1的MDA-MB-231细胞中NADP+/NADPH比率，发现AO-022处理导致过表达TALDO1野生型MAD-MB-231或MCF-7细胞中NADP+/NADPH比率显著增加，而对敲低TALDO1或野生型乳腺癌细胞中NADP+/NADPH比率没有影响。

为进一步评估TALDO1是否影响乳腺癌能量代谢，课题组通过靶向代谢组学分析测量了AO-022处理细胞中核糖-5-磷酸、PRPP、ATP、GTP、UTP、CTP和TTP水平。分析表明，TALDO1抑制剂AO-022抑制PPP，损害R5P产生。这些结果表明，TALDO1可能主要通过氧化还原代谢（NADPH产生）和能量代谢（核苷酸产生）的正调节来促进乳腺癌转移。小鼠体内模型和类器官（PDO）模型均证实AO-022可以有效地抑制了乳腺癌进展。

这项工作为使用血清EVs准确诊断和监测乳腺癌进展提供有价值的参考，EVs中的新分子鉴定为未来乳腺癌的靶向治疗提供了机会。复旦大学肿瘤医院肿瘤内科王红霞主任为本项研究的通讯作者，复旦大学丁琛、朱玮为共同通讯作者，复旦大学许甘霏黄睿等为该论文共同第一作者。王红霞教授团队长期长期致力于复发转移性乳腺癌的个体化诊治，发现并解析了系列促进癌细胞干性及高转移性的分子机理及新靶点。

参考文献

https://aacrjournals.org/cancerres/article/doi/10.1158/0008-5472.CAN-23-3998/746027/Proteomic-Profiling-of-Serum-Extracellular

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