對單個細胞外囊泡進行突變蛋白分析可檢測胰腺癌

發(fā)布時間：2022-04-26 16:13:56作者：輝駿生物-fitgene

腫瘤細胞衍生的細胞外囊泡(EV)正在作為循環(huán)生物標志物進行探索，但尚不清楚批量測量是否可以進行早期癌癥檢測。來自哈佛醫(yī)學院的Ralph Weissleder教授團隊在Science Advances雜志發(fā)表文章，研究發(fā)現單EV分析(sEVA)技術可提高癌癥診斷的準確性。

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胰腺導管腺癌（PDAC）目前是癌癥死亡的重要原因之一。治愈胰腺癌的唯一方法是在它仍然在局部時通過手術切除它。在目前的治療模式下，只有20%的患者可手術，而40%的患者會出現局部但手術無法切除，而其余的40%的患者會出現轉移。盡管有最先進的計算機斷層掃描(CT)、磁共振成像(MRI)和超聲內鏡對“影像學發(fā)現的局部疾病”和接受手術的患者進行手術，但切緣的病理陽性率為40%至70%，并且胰周淋巴結病變病理陽性率為60%～80%。如果我們要治愈更多的胰腺癌患者，就需要新的診斷工具來識別患有臨床前和真正局部疾病的患者，并探索新的治療方法以允許更多的R0/N0切除。

高分辨率、對比增強CT和MRI成像是常做的檢查，但它們在檢測微小疾病方面的敏感性通常受到限制，特別是在新輔助和術后環(huán)境中。技術進步繼續(xù)快速提高檢測血液樣本中循環(huán)生物標志物的能力。這些“液體活檢”標志物包括突變或甲基化無細胞DNA(cfDNA)、腫瘤相關細胞外囊泡(EV)、循環(huán)腫瘤細胞和代謝參數（例如，糖尿病和肌肉萎縮）。盡管EV、cfDNA和代謝標志物已經顯示出用于PDAC診斷的前景，但它們目前的檢測靈敏度需要進一步改進才能在臨床上有用。特別是在疾病早期，較低的診斷準確性可能是由于PDAC的大量基質成分、與無腫瘤胰腺炎無法區(qū)分的胰腺炎局灶區(qū)域共存以及早期循環(huán)生物標志物數量少。

研究人員已經開發(fā)了許多分析EV的方法。許多早期技術依賴于批量測量，單次測量需要102到106個EV。雖然單EV方法[用多熒光、單粒子干涉反射熒光成像、納米粒子跟蹤分析、微流體電阻脈沖傳感和納米流式細胞術進行單EV分析(sEVA)]正在積極開發(fā)中，但它們測量不同的參數(通常是大小而不是比分子生物標志物）。不管具體的物理測量如何，下一個問題是要分析哪種分子生物標志物。雖然研究仍在進行中，但很明顯，許多描述的生物標志物在更大的臨床驗證隊列中都失敗了。因此出現的一個關鍵問題是，這種失敗是否是由于選擇了給定的分子生物標志物、PDAC的極端異質性，或者無法準確檢測正常EV群體中極少量的生物標志物陽性EV。

作者認為，解決當前問題的一種方法是進行sEVA，因為批量方法可能無法在宿主EV的背景下識別少量起源于腫瘤的EV（例如在微觀癌癥中發(fā)現的那些）。進一步假設突變的癌蛋白（例如，KRASmut）或腫瘤抑制基因（例如，P53mut）可以在單個EV中檢測到，而癌細胞中發(fā)生的相同突變是腫瘤EV脫落增加的原因。檢測這些突變蛋白質的選擇也受到它們在PDAC發(fā)展級聯(lián)中的早期出現的驅動。最后，作者推斷可以通過對幾種生物標志物進行多重測量來提高檢測效率。在這些范例的基礎上，開發(fā)并驗證了一種強大的sEVA技術，該技術允許在單個EV中進行多重蛋白質測量。sEVA技術可解答如下問題：(i)EV中假定的癌細胞相關蛋白的固有異質性是什么，(ii)單個EV中突變的腫瘤/腫瘤抑制蛋白的頻率是多少，以及(iii)單個EV上兩種或多種癌癥相關蛋白的表達水平是多少？通過非重疊標記“覆蓋”更多腫瘤衍生的EV(tEV)或獲得“高度特異性”的EV鑒定（如KRASmut和P53mut）是改善臨床PDAC診斷的可靠選擇。

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多個PDAC細胞系衍生EV的sEVA分析

使用胰腺癌(PDAC)，作者分析了11個細胞系中推定的癌癥標志物的組成。在KRASmut和/或P53mut蛋白陽性的親代PDAC細胞中，只有約40%的EV也是陽性的。

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臨床1期PDAC病例的sEVA分析結果

在一項涉及16名經手術證實為1期PDAC患者的盲法研究中，可檢測到KRASmut和P53mut蛋白的水平要低得多，通常在<0.1%的囊泡中（即，患者樣本中陽性囊泡占比通常<0.1%）。16名患者中有15名可通過新的sEVA方法檢測到這些囊泡。

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使用血漿sEVA對PDAC癌癥檢測進行建模

使用建模方法，作者估計基于單EV分析(sEVA)技術的PDAC檢測限約為0.1-cm3腫瘤體積，優(yōu)于臨床成像能力。這些發(fā)現確立了sEVA用于早期癌癥檢測的潛力。

參考文獻：

FergusonS, Yang KS, Zelga P, Liss AS, Carlson JCT, Del Castillo CF, Weissleder R. Single-EVanalysis (sEVA) of mutated proteins allows detection of stage 1 pancreaticcancer. Sci Adv. 2022 Apr 22;8(16):eabm3453. doi:10.1126/sciadv.abm3453. Epub 2022 Apr 22. PMID: 35452280.

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