【Gut】中山大学：瘤内细菌通过外泌体促进肿瘤转移

近日，中山大学药学院张革教授团队在国际著名学术期刊Gut（IF=19.82）上发表题为“Exosomes derived from Fusobacterium nucleatum-infected colorectalcancer cells facilitate tumor metastasis by selectively carryingmiR-1246/92b-3p/27a-3p and CXCL16”的研究文章，通过多组学技术手段发现：具核梭杆菌感染CRC细胞后，诱导宿主细胞后大量产生miR-1246/92b-3p/27a-3p和CXCL16/RhoA/IL-8富集的外泌体，这些肿瘤兼具感染特异性的外泌体被传递到微环境中未感染的CRC细胞中，通过miRNA和蛋白多个靶分子和多个作用模式共同从而促进了结直肠癌的转移。

外泌体是由各种细胞类型通过内吞作用产生并释放到细胞外环境中的细胞外囊泡（EV）。外泌体包含广泛的功能脂质、蛋白质、RNA和DNA，可以水平转移到受体细胞中。肿瘤来源的外泌体（TEXs）载有反映起源癌细胞中遗传或信号改变的货物，它们在肿瘤的通讯网络中起作用。研究表明，TEXs将miRNA和蛋白质转移到正常组织中而参与了肿瘤转移过程。据报道，TEXs中存在的特定蛋白质是转移途径的启动子，并决定器官特异性转移。TEXs也显示出靶向转移前器官中的非转化细胞，并主要通过转移的miRNA调节转移前器官细胞。这些失调的miRNA和蛋白质可以通过外泌体传递到局部和远端细胞，在肿瘤转移过程中发挥重要作用。

慢性炎症和感染是导致肿瘤发生和肿瘤进展的最重要的表观遗传和环境因素。在病毒、细菌、寄生虫和真菌感染期间，病原体会分泌外泌体以传播感染、逃避宿主免疫系统，并刺激宿主细胞中外泌体的产生以调节宿主的免疫反应。宿主衍生的囊泡既携带病原体又携带特定的RNA和蛋白质。几项研究表明，分枝杆菌miRNA可以改变宿主的代谢机制，从而有利于其细胞内存活。据报道，源自CagA阳性幽门螺杆菌感染的外泌体可促进巨噬细胞衍生的泡沫细胞形成。

具核梭杆菌（F. nucleatum）是革兰氏阴性无芽胞专性厌氧菌，该细菌在结直肠癌（colorectal cancer, CRC）发生和发展中与微生物相关的最重要危险因素。阐明的Fn参与大肠癌发生的机制包括免疫调节（增加骨髓来源的抑制细胞和自然杀伤细胞的抑制受体）、毒力因子（FadA和Fap2），microRNA（miR-21）和细菌代谢。张革教授团队以前的研究表明，Fn是一种兼性的细胞内细菌，能在巨噬细胞中存活并增殖，是首个被报道的严格厌氧的胞内菌，开拓了严格厌氧菌宿主细胞内存活研究的新领域。然而，尚未研究是否可以从Fn感染的细胞中衍生出特定的外泌体，以及影响Fn感染的细胞与受体细胞之间外泌体介导的通讯的因素。

该报道研究了Fn感染过程中的外泌体microRNA和蛋白质谱，并描述了Fn感染的细胞分泌的外泌体在CRC进程中的作用。

具核梭杆菌感染性外泌体促肿瘤转移模式图

研究目的

从肿瘤细胞释放的外泌体中充满了独特的RNA和蛋白质物质，它们正在成为促进肿瘤进展的通信网络中的重要介体。兼性细胞内细菌具核梭杆菌（Fn）是一种重要的结直肠癌（CRC）相关细菌。迄今为止，尚未研究过Fn感染的CRC细胞的外泌体功能。

研究设计

通过连续差异离心分离外泌体，并通过透射电子显微镜、NanoSight分析和蛋白质印迹进行验证。鉴于外泌体已显示出转运miRNA和蛋白质以改变细胞功能，研究对来自Fn感染和未感染细胞的外泌体进行了miRNA测序和蛋白质组分析。Fn感染的细胞外泌体在CRC肿瘤生长和肝转移的生物学作用和机制进行了体外和体内的确定。

Fn感染的HCT116细胞外泌体中miR-1246/92b-3p/27a-3p上调

研究结果

研究证明外泌体从Fn感染的细胞传递miR-1246/92b-3p/27a-3p和CXCL16/RhoA/IL-8到未感染的细胞中，以增加体外细胞迁移能力并促进体内肿瘤转移。最后，循环外泌体miR-1246/92b-3p/27a-3p和CXCL16水平与CRC患者的Fn丰度和肿瘤分期密切相关。

循环外泌体miR-1246/92b-3p/27a-3p和CXCL16水平与CRC患者的Fn相关

研究结论

这项研究表明Fn感染可能刺激肿瘤细胞生成富含miR-1246/92b-3p/27a-3p和CXCL16/RhoA / IL-8外泌体，这些外泌体被递送至未感染的细胞以促进肿瘤转移。

该研究开拓了瘤内感染性细胞特异性外泌体这一新领域的研究，为深入解析致癌性细菌-宿主相互作用分子机制提供了新的见解，提示了具核梭杆菌感染CRC细胞来源的外泌体可能是一种重要的致癌因素促进CRC的发展和转移,并指出肿瘤治疗中瘤内具核梭杆菌清除的重要性，为临床结直肠癌治疗提供了有价值的思路。

据悉，中山大学药学院博士生郭松鹤为第一作者，硕士生陈俊、陈芳芳为第二和第三作者，张革教授为通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金的支持及中山大学肿瘤防治中心刘万里教授课题组的帮助。

参考文献：

GuoS, Chen J, Chen F, Zeng Q, Liu WL, Zhang G. Exosomes derived from Fusobacterium nucleatum-infected colorectal cancer cells facilitate tumour metastasis byselectively carrying miR-1246/92b-3p/27a-3p and CXCL16. Gut.2020 Nov 10:gutjnl-2020-321187. PMID: 33172926.