肝癌血浆外泌体的蛋白质组学研究

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肝细胞癌(HCC,Hepatocellular carcinoma)是原发性肝癌的主要类型,约占肝癌总数的75%。在全世界范围内,在所有恶性肿瘤中,肝癌的发病率排行第六,死亡率排行第四。根据2018年的估计,全球肝癌的发病率约为9.3/100,000,死亡率约为8.5/100,000。在我国,肝癌的发病人数和死亡人数约占全球的50%。肝癌的主要致病因素有慢性肝炎病毒感染、酗酒和非酒精性脂肪肝等。肝癌起病隐匿,80%以上的患者发现时已为中晚期。由于晚期肝癌有效治疗手段的缺乏,其5年生存率仅为15%以下。因此,肝癌的早期诊断可以显著提高肝癌患者的治疗效果。现有的肝癌筛查和早期诊断方法包括影像学检查和肿瘤标志物检测。其中,后者以血浆甲胎蛋白(AFP,alpha-fetoprotein)为主。然而,临床工作中AFP的总体特异性为80%~94%,敏感性仅为58%~68%。此外,AFP对小肝癌较差的筛查效果进一步限制其应用范围。因此,目前仍需开发更有效的肝癌早期诊断生物标志物。外泌体是一种大小为30-100纳米的细胞外囊泡,其广泛分布于人体的各种体液中(如血液、尿液、唾液等)。外泌体中含有来自细胞的分泌成分(如蛋白质,DNA和RNA等),可被其他细胞以胞吞的方式捕获,从而进入细胞并发挥功能。近年来,外泌体在多种疾病发生发展中的重要机制被逐步揭示出来,其中包括肿瘤。外泌体生物学特性使其成为重要的生物标志物。肿瘤患者的血浆外泌体含有大量来源于肿瘤细胞的生物信息分子,如蛋白质、mi RNA和circle RNA等,这些分子有望用于肿瘤的筛查和早期诊断。目前针对肝癌外泌体研究仍然较少,肝癌血浆外泌体标志物有待被发掘。为发掘新型的肝癌早期诊断的候选生物标志物,并建立肝癌血浆外泌体蛋白组学图谱,本研究收集了7例肝癌组患者、7例肝硬化组患者和7例正常个体的血浆,采用Izon品牌q EV外泌体分离试剂盒,对血浆外泌体进行分离纯化。对分离富集得到的外泌体,我们通过透射电镜分析、纳米粒径分析和免疫印迹分析验证外泌体特征,并进行了质量控制。对通过质量控制的外泌体提取蛋白后,采用高效液相-质谱法对其进行相对定量,分析得出了肝癌血浆外泌体蛋白质组学图谱和血浆外泌体差异蛋白。透射电镜分析显示,提取物形态为圆形。纳米粒径分析结果显示,提取物直径大小介于30~150纳米之间,并且其粒径峰值位于97纳米处。免疫印迹分析验证了外泌体表面特异性标志物TSG101、CD63和CD9。综合上述证据,证明了提取物为外泌体。然后,我们从外泌体中提取出蛋白质,并通过高效液相-质谱法进行蛋白质组分析。共鉴定到了267个外泌体蛋白质,将以上267个蛋白质与外泌体公共数据库Vesiclepedia和Exo Carta中的蛋白质进行比对分析,发现分别有226和203个蛋白质在Vesiclepedia和Exo Carta数据库中收录。进一步,基因本体(GO,Gene Ontology)功能注释提示,267个外泌体蛋白质主要富集于细胞骨架、细胞外基质、溶酶体等生物过程中,且主要分布于细胞外区域和囊泡中。上述结果表明,我们鉴定到的外泌体蛋白具有较高的可靠性。为发掘肝癌特异性血浆标志物,我们对267个蛋白进行差异表达分析。我们定义差异表达的蛋白质为两组间(肝癌组与肝硬化组、肝癌组与正常对照组)变化倍数大于1.2,P值小于0.05的蛋白质。共发现了8个肝癌组与正常对照组差异表达的蛋白质,发现了4个肝癌组与肝硬化组差异表达的蛋白质。其中,SIGIR蛋白在肝癌组中表达显著低于肝硬化组和正常对照组。利用该蛋白鉴别肝癌的特异性及灵敏度均较高,提示其可作为潜在的肝癌候选生物标志物。综上,本研究的肝癌血浆外泌体蛋白质组学图谱为肝癌血浆外泌体概况提供了数据支撑。差异表达分析初步鉴定到了SIGIR是肝癌候选生物标志物。本研究的结果有待进一步在大规模临床队列中进行验证。
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