2020年5月4日，中國科學院上海營養(yǎng)與健康研究所孫宇研究組在美國癌癥研究協(xié)會（AACR）核心雜志Cancer Research在線發(fā)表題為“Senescent stromal cells promote cancer resistance through SIRT1 loss-potentiated overproduction of small extracellular vesicles”的長篇論文。該團隊發(fā)現(xiàn)人源基質(zhì)細胞在進入衰老狀態(tài)之后，會生成大量的小胞外囊泡，后者持續(xù)不斷的進入微環(huán)境空間。在化療背景下的癌癥患者體內(nèi)，衰老細胞衍生的小胞外囊泡加劇病灶中殘存癌細胞惡性進展并促使其獲得耐藥性，從而造成臨床患者顯著較差的預后。此外，微環(huán)境中衰老基質(zhì)細胞釋放、最終進入外周血循環(huán)的小胞外囊泡實際上有跡可循，檢驗人員可以通過常規(guī)手段檢測其含量的動態(tài)變化，從而可作為將來臨床中判斷組織損傷和病人療后生存的一個準確指標。
由細胞釋放到胞外空間中的膜性囊泡，統(tǒng)稱為胞外囊泡（extracellular vesicles, EVs），一般是脂質(zhì)雙分子層包繞形成的半球狀結構，而其中直徑在30-150 nm之間的則屬于小胞外囊泡。小胞外囊泡作為細胞間轉運生物膜、可溶或結構性蛋白、多種脂質(zhì)、遺傳物質(zhì)的載體，代表著一種重要的胞間通訊方式。研究表明，小胞外囊泡具有重要生物功能和特定生理意義，而其排放的數(shù)量、種類以及內(nèi)含載物的構成變化與疾病密切相關。對小胞外囊泡的深入研究有助于理解其生物功能和作用機制，同時也有助于疾病的診斷和治療，因而擁有巨大的臨床應用前景。
衰老細胞在人體衰老的進程中發(fā)揮著關鍵作用，近年來已經(jīng)成為一個新興和高效的抗衰老靶點。衰老細胞可以通過SASP分泌幾十甚至上百種不同的蛋白質(zhì)，其中不少組分同衰老及衰老相關疾病有直接的因果關系，這也解釋了為何衰老機體總是被一系列炎癥相關癥狀所困擾。然而，人體內(nèi)的衰老細胞在出現(xiàn)SASP的同時，是否在小胞外囊泡的生物合成與內(nèi)涵構成上也已經(jīng)發(fā)生了深刻變化？一旦釋放，這些囊泡對于衰老細胞周邊的微環(huán)境有何影響？是否同人類重大疾病如癌癥的進展密切相關？在臨床中應當如何準確干預？
研究人員發(fā)現(xiàn)，同機體正常細胞相比，衰老基質(zhì)細胞釋放的小胞外囊泡數(shù)量、粒徑和分布范圍均發(fā)生深刻改變。衰老細胞中被動激活的轉錄機器NF-κB在驅動大量SASP因子產(chǎn)生的同時，也下調(diào)了NAD+-依賴性去乙酰化酶SIRT1這一抗衰老蛋白的表達。伴隨SIRT1漸進性衰退的，則是全蛋白組泛素化水平的明顯上升。與此同時，多亞基液泡H+-ATPase（V-ATPase）的催化亞基A（ATP6V1A）表達降低，造成衰老細胞溶酶體酸性化（acidification）功能失衡，最終導致小胞外囊泡的胞內(nèi)合成與胞外釋放大幅增加。在SIRT1激活劑SRT2104（或SRT1720）的作用下，衰老基質(zhì)細胞合成胞外囊泡的能力被顯著控制。在腫瘤微環(huán)境中，衰老細胞的胞外囊泡能夠改變癌細胞的表達譜，包括以磷脂酰膽堿為底物的p-糖蛋白轉運家族成員ABCB4表達上調(diào)，而其所涉及的藥物外排泵活性隨之上升。癌細胞的這一變化促成了其自身對化療藥物的顯著抵抗，而敲除ABCB4或使用SRT2104則能有效降低衰老基質(zhì)細胞小胞外囊泡賦予微環(huán)境中癌細胞的這種獲得性耐藥的潛力。
總之，此項研究揭示了衰老細胞通過SIRT1下調(diào)導致小胞外囊泡生物合成與釋放活性的增強，造成臨床條件下腫瘤微環(huán)境中的癌細胞表現(xiàn)為獲得性耐藥、加快患者療后階段疾病復發(fā)的重要機制。值得注意的是，該過程中ATP6V1A的表達降低則使得衰老細胞溶酶體酸性化功能紊亂，間接解釋了衰老細胞SA-β-gal染色陽性率上升這一經(jīng)典現(xiàn)象的原因，后者多年來始終作為判斷衰老的標準之一而其深層機制鮮有報道。
中國科學院上海營養(yǎng)與健康研究所博士生韓柳和復旦大學中山醫(yī)院泌尿外科龍啟來為該論文共同第一作者，孫宇研究員為通訊作者。這項工作得到復旦大學中山醫(yī)院郭劍明教授、中國醫(yī)科大學曹流教授、蘇州大學秦樾教授、英國倫敦帝國理工學院Eric Lam教授和濱州醫(yī)學院姜靜副教授等的大力協(xié)助。該研究獲得國家科技部、自然科學基金委、中國科學院等部門的經(jīng)費資助，同時也得到了中國科學院上海營養(yǎng)與健康研究所公共技術平臺和動物平臺的支持。
原文鏈接：https://cancerres.aacrjournals.org/content/early/2020/05/02/0008-5472.CAN-20-0506.abstract
微環(huán)境中基質(zhì)細胞在化療損傷背景下進入衰老狀態(tài)并合成、釋放小胞外囊泡，導致癌細胞獲得性耐藥并加快患者病情惡化。
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