肺癌因其高发病率和死亡率是全球癌症患者死亡的主要原因，其5年生存率只有15.9%并且近几十年无显著改善。肺癌最常见的侵袭性进展是转移，癌细胞可以转移到肝脏，骨骼和软脑膜等组织，这也是肺癌患者死亡的主要原因。癌症转移是一个复杂的过程，经常与上皮-间质转化（EMT）有关，EMT的典型特征包括上皮细胞失去细胞粘附和细胞极性并获得间充质表型，增加的侵袭和转移能力等。

细胞外囊泡 (EVs) 是微环境中细胞衍生的囊泡，包括外泌体、微囊泡等并可根据其物理特征命名，像“small EVs” (sEVs) (<200nm) 、“medium/large EVs” (m/lEVs)(>200nm)。其中外泌体是一种直径在30到150nm的EV亚型，属于小囊泡sEVs范围。已有的研究表明肿瘤来源的外泌体可以作为启动EMT信号的重要诱导因子并诱发肿瘤微环境的变化，促进癌症转移和进展。但是，肿瘤来源的外泌体蛋白如何通过EMT诱导肺癌转移的机制目前知道的还不清楚。

近日， 蛋白质组学领域国际著名期刊MCP在线发表了上海交通大学生命科学与生物技术学院微生物代谢国家重点实验室肖华教授关于肿瘤转移的最新研究成果。研究者运用定量蛋白质组学技术寻找细胞外囊泡中促进肿瘤转移的蛋白，后续结合临床样本和体内实验验证，确认HGF/c-Met通路能够促进细胞转移，为未来肿瘤的临床治疗提供新思路。

研究速读

1. 高度转移性肺癌细胞来源的sEVs促进受体细胞的增殖和迁移

sEVs的分泌是肿瘤诱导系统性改变的重要途径，然而肿瘤如何影响和调节受体细胞的行为目前仍不清楚。研究者首先通过超速离心获取了高度转移性肺癌细胞系95D和低度转移的肺癌细胞系95C细胞培养上清的sEV（图1A）并对其大小、marker等特征进行鉴定（图1B-D），实验结果表明sEVs分离效果很好且大部分都是外泌体。进一步通过体外功能实验发现高度转移性肺癌细胞来源的sEVs促进受体细胞的增殖和迁移（图2）。

图1. 95C 细胞和 95D 细胞分泌sEV 的鉴定

图2. 95D细胞分泌的sEV促进受体细胞的增殖和转移

2.  通过蛋白质组学鉴定癌细胞转移相关的sEV蛋白质

在确认了明显表型以后，下面就是寻找参与该表型的关键因子，而这个过程蛋白质组学是非常优势的技术手段。接下来，研究者通过蛋白质组学去比较不同转移性肺癌细胞来源的sEVs中蛋白表达，共鉴定到1484个蛋白，其中2倍显著差异的蛋白有268个（图3A）。通路富集分析发现，“remodeling of epithelial adherents junctions”是最显著的通路（图3B）。同时“cell movement”显著富集62个蛋白，HGF是其中上调最显著的蛋白（图3C）。

 图3. 95C细胞和95D细胞来源的sEV定量蛋白质组学分析

3. 在小鼠模型和肺癌样品组中验证sEVs-HGF

为了进一步在小鼠体内以及临床样本中上对细胞水平的结果进行验证，研究者将95C细胞和95D细胞注射到小鼠体内并分离了血浆sEVs，Western Blotting结果显示，95D tumor bearing小鼠样本中HGF的表达显著升高（图4B-D）。同时，研究者在12例正常对照受试者，12例Ⅰ/Ⅱ期肺癌患者和12例Ⅲ/Ⅳ期肺癌患者的血浆样本sEVs中的HGF水平进行检测，结果显示，晚期肺癌临床样本中的HGF表达显著升高（图4E），提示HGF可作为肺癌晚期的潜在指标。

图4. 小鼠模型和临床sEVs样本中HGF的验证

4. sEVs-HGF可能通过c-Met促进肺癌细胞的转移

已有的研究表明HGF / c-Met信号通路参与细胞侵袭，增殖和血管生成，接下来研究者探究了95D-sEVs分泌的HGF是否通过激活下游c-Met来促进肺癌的转移。95C细胞用95D-sEV处理后其c-Met（p-c-Met）磷酸化水平显著上调（图5D）；用c-Met激酶抑制剂SU11274处理后，95D-sEVs诱导95C c-Met磷酸化的效果显着下降（图5G）; 同时，transwell实验显示，敲低HGF或抑制c-Met的磷酸化可以显着降低95D-sEV对细胞侵袭和迁移的促进作用（图5H）。

图5. sEVs-HGF活化受体细胞中的c-Met信号

癌症转移会促进其快速发展并导致死亡率显著增加。细胞外囊泡包括外泌体在微环境细胞信号转导过程中起着关键作用，但是它们在癌症转移和进展中究竟发挥怎样的功能仍需深入研究。在本文中，研究者首先通过功能实验发现来源于高度转移肺癌细胞中的sEVs（细胞外小囊泡）能够显著促进受体细胞的增殖和转移。进一步，研究者利用定量蛋白质组学技术在sEVs中鉴定到1400多个蛋白，比较分析发现sEVs-HGF是一个潜在与肿瘤转移密切相关的蛋白并通过临床肺癌血浆样本和体内实验进行了验证。

深入的机制研究发现sEVs-HGF能够诱导EMT转化并且HGF通过与c-Met作用促进肿瘤细胞转移。综上，本篇研究发肺癌细胞衍生的sEV通过HGF/c-Met通路促进受体细胞转移，不仅深入揭示了肿瘤转移的新机制，也为临床上肿瘤转移预防和治疗提供潜在靶标以及重要的指导意义。

参考文献：

Zhi Qiao, et al. (2019) Cancer cell derived small extracellular vesicles contribute to recipient cell metastasis through promoting HGF/c-Met pathway. Molecular & Cellular Proteomics.