Cell Rep Med：癌症诊断新突破！细胞外囊泡“巨无霸”成为液体活检的黄金标记物

全球癌症病例数不断攀升，据世界卫生组织（WHO）统计，2023 年新增癌症病例超 2000 万。前列腺癌、乳腺癌、神经胶质瘤分别位居男性、女性及神经系统肿瘤发病率之首。传统组织活检因侵入性和时空局限性，难以满足转移性癌症动态监测需求。液体活检技术凭借无创、可重复优势成为研究热点，但现有技术对循环肿瘤 DNA（ctDNA）检测灵敏度在早期癌症仅 50%-70%，且无法反映肿瘤微环境动态变化。

细胞外囊泡（EVs）尤其是直径超 1 微米的大型原癌小体（LOs），因其富含蛋白质、RNA 和 DNA，被视为癌症诊断的“分子集装箱”。研究显示，晚期前列腺癌患者血液中 LOs 数量是健康人的 30 倍，与转移灶负荷呈正相关。但因 LOs 在传统超速离心流程中易被丢弃，其分子特征与临床价值长期未被阐明。

近日，西达赛奈医学中心等机构的科学家在《Cell Reports Medicine》发表题为 “Extracellular vesicle heterogeneity through the lens of multiomics” 的研究，运用多组学技术首次系统揭示 LOs 作为跨癌种液体活检标志物的潜力。

研究人员优化分离流程，发现 LOs 主要富集在低速离心（2,800g）组分而非传统的中速（10,000g）组分。通过比较前列腺癌（PC3）、胶质瘤（U87）、乳腺癌（MDA-MB-231）细胞系 EVs，并结合 20 例转移性前列腺癌患者血浆样本，首次构建 LOs 蛋白质 - 转录组联合图谱。

研究取得多项突破：一是建立 LOs 特异性分离方案，使回收率提升 3 倍；二是证实 LOs 富含线粒体成分，可作为能量代谢异常 “分子哨兵”；三是发现 LOs 表面蛋白与激素治疗耐药显著相关。

大型原癌小体在低速段要比在中速段更为明显

具体而言，物理分离阶段，通过差速离心结合碘克沙醇密度梯度纯化分离 LOs 与小型 EVs（S-EVs），电镜证实 2.8K 组分囊泡直径（1.5-10μm）显著大于 100K 组分（<200nm）。蛋白组学分析采用 SWATH-MS，在患者血浆 LOs 中鉴定出 2,933 种蛋白质，其中 56.6% 为跨癌种共有标志物。转录组学分析利用单囊泡 RNA 测序揭示 LOs 特异性富集线粒体转录本（如 MT-CO1），含量是 S-EVs 的 8 倍。临床验证通过前列腺癌转录组图谱（PCTA）数据库发现，TOMM40、ATP5B 等 7 种 LOs 标志物在转移性去势抵抗性前列腺癌（mCRPC）中表达量较局限性癌提升 4.2 倍。

此外，线粒体蛋白（HSPD1、HSPA5）和 ER 蛋白（RPN2）在 LOs 中富集度达 S-EVs 的 15 倍，质膜蛋白（CD9、ITGB1）则主要存在于 S-EVs。血浆 LOs 中检测到的 39 种表面蛋白（如 CD44、CD9）与激素治疗耐药显著相关（p<0.01），CD44 高表达患者无进展生存期缩短 67%。相较于全血浆检测，LOs 富集使癌症相关蛋白检出率提升 51.2%，信噪比提高 8 倍。动物模型证实，抑制 LOs 关键酶 DDHD2 能显著延缓肿瘤转移（p=0.003）。

该研究打破细胞外囊泡越小越有价值的传统认知，彰显 LOs 作为 “分子集装箱” 的三重价值：为代谢异常肿瘤提供新型生物标志物、为稀有细胞外囊泡亚群分析建立新范式、动态监测耐药演变，其中 CD44/ATP5B 组合预测 mCRPC 的 AUC 达 0.89。未来，研究人员将探索 LOs 细胞来源机制及其与 CTC 协同诊断价值，基于表面标志物的免疫捕获技术有望使 LOs 检测成为临床常规项目。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Taylon F. Silva，Elizabeth Hutchins，Wenyan Zhao, et al. Extracellular vesicle heterogeneity through the lens of multiomics, Cell Reports Medicine (2025). DOI:10.1016/j.xcrm.2025.102161