携带整合素αvβ6的外泌体（exosome）促进结肠癌远处转移的分子机制研究

Integrin αvβ6 is a special subtype, which has close relationship with metastasis of colon carcinomas. In our previous studies, we have succeeded in isolating and qualifying exosomes secreted by colon cancer cells, and found that integrin αvβ6 could be secreted into extracellular environment by colon cancer cells in the form of exosomes. In recent years, the study on exosome becomes a hot spot in the field of cancer research. As small vesicles existing in tumor microenvironment and circulation, exosomes contain proteins, messenger and microRNAs and play an important role as mediators in cell-to-cell communication and tumor metastasis. In our study, we will focus on the regulation mechanism of exosome release and endocytosis, the effect of exosomes on cellular behavior after being captured, and its influence on tumor immune tolerance. Above all, we hope that these studies were able to give a deep and systematic explaination of colon cancer metastasis mediated by exosomes carrying integrin αvβ6, and provide experimental foundation and theoretical basis for the future targeting therapy.

整合素αvβ6是一种与结肠癌远处转移等恶性行为密切相关的特殊整合素亚型，我们前期成功分离、鉴定了结肠癌细胞分泌的外泌体（exosome），并发现整合素αvβ6能够被结肠癌细胞以exosome的形式释放到细胞外。Exosome是近几年肿瘤研究领域的热点，它作为一种存在于肿瘤微环境和血液循环中的微小囊泡，包含特定的遗传物质和蛋白分子，当它们被其他细胞摄取后能够改变细胞的生物学功能，因而成为了肿瘤细胞远程攻击的一种有力武器。本项目拟通过实验研究揭示携带整合素αvβ6的exosome释放与摄取的调控机制，阐明exosome被细胞摄取后对受体细胞的影响，并进一步明确其在诱导肿瘤免疫耐受等方面的作用和分子机制，系统阐明携带整合素αvβ6的exosome在改变肿瘤微环境及促进结肠癌远处种植转移中的关键性作用，为进一步以此为靶点进行临床治疗提供实验基础和理论依据。

结直肠癌（colorectal cancer，CRC）的早期筛查及复发转移监测对于改善其预后具有至关重要的价值。由于较低的创伤性且结果具有较高的重复性，目前在临床和科研中越来越多地考虑使用液体活检来诊断癌症。表达肿瘤特异性蛋白的外泌体（exosome），即循环胞外囊泡（crEVs，从血浆中分离出的胞外囊泡），是各种癌症极有潜力的生物标志物。在本研究中，我们为液体活检提出一种基于数据独立采集质谱（DIA-MS）的诊断方法，该方法可潜在地用作一种快速，低创的筛查工具，以在早期阶段筛选出结直肠癌，或在复发转移早期提供预警信号，具有十分重要的意义。. 我们使用过夜超速离心结合蔗糖密度梯度离心的方法，从人CRC细胞系的培养上清液和包含不同肿瘤阶段的CRC患者队列（队列1）的血浆中分离出细胞外囊泡（EVs）。使用基于串联质谱标签（TMT）的鸟枪法（shotgun）全蛋白质组分析和磷酸化蛋白质组分析挑选出4个肿瘤特异性EV蛋白。使用蛋白质印迹法（WB）在独立队列2和裸鼠皮下瘤模型中对这4个差异蛋白进行验证并挑选出了一个差异最明显的候选标志物FGA。对人CRC细胞系和小鼠皮下瘤模型的分析表明，患者及荷瘤裸鼠血浆中高表达FGA的crEVs可能来自肿瘤细胞的释放。最后，我们通过优化的DIA-MS和平行反应监测靶向测定（PRM-MS）均证实FGA高表达的crEVs可以将健康人从CRC患者和结肠腺瘤患者中区分出来。在接受者操作特征曲线（ROC）中的曲线面积（AUC）均优于常规肿瘤生物标志物。. 本项目发现DIA-MS鉴定的FGA高表达crEVs十分有潜力作为一种结直肠癌早期筛查和复发转移监测的低侵入性筛查生物标志物，以此为基础的液体活检技术具有非常好的应用前景和临床转化价值。