有一天，David Lyden仔细观察鼠肺组织切片寻找癌症迹象时注意到一些奇怪的红色斑点。它们是如此之小，以至于Lyden首先想到的是电子显微镜下的病毒。但是实验动物患有容易扩散到肺部的皮肤肿瘤，且皮肤肿瘤已被染成了红色。Lyden最终的结论是，这些斑点是从皮肤肿瘤释放的微小膜泡，这些微小囊泡倾向于扩散到肺部，并充当癌症的先头部队。
这一10年前观察到的现象使得Lyden的职业生涯朝着一个全新而有争议的方向发展。作为纽约市威尔康乃尔医学院的医生兼科学家的Lyden从此坚信，原发肿瘤可通过释放包含蛋白、RNA的膜泡到血液中对远端的组织产生影响。外泌体并不是一些人认为的被动的垃圾袋，它可以帮助原发肿瘤扎根到其他器官并成功转移，从而最终杀死90％的癌症患者。
在一系列突破性论文中，他和他的同事们将培养的肿瘤细胞的外泌体注射到小鼠体内，并观察到了促进肿瘤转移的惊人效果。他们的结论是外泌体倾向于扩散到某些特定的器官，并改善特定器官的转移前微环境使原发肿瘤细胞更易于在此生长。
Lyden的想法与传统的转移观点背道而驰，传统观点认为是原发肿瘤脱落的细胞直接扩散到远处器官并成长。“大多数癌症生物学家认为，肿瘤细胞决定了转移过程的每一个步骤，”Lyden说。但是Lyden认为，肿瘤细胞通过外泌体改变转移前微环境，在癌细胞到达之前为肿瘤的生长做准备。
肿瘤转移的两种观点：传统的观点认为，原发肿瘤细胞进入血液，少数细胞会扩散到远处器官中，如肺等。这些细胞再生长成新的肿瘤。另一种观点是，原发肿瘤释放包含蛋白质和RNA的微小膜泡——外泌体来帮助肿瘤细胞在转移灶扎根并招募骨髓细胞来协助。这种被外泌体改变的“转移前微环境”将滋养后来到达的肿瘤细胞。
“肿瘤细胞几乎是一个无辜的旁观者。转移灶的微环境在肿瘤细胞到达之前已被包含外泌体在内的肿瘤分泌因子改变为适合肿瘤生长的状态。”Lyden坚持说。
如果Lyden是正确的，通过检测血液中肿瘤外泌体可能会为癌症转移提供一个警告。他的工作也提示用药物靶向这些囊泡可以阻止转移性肿瘤的生长。
位于德克萨斯州休斯敦的MD安德森癌症中心的另一位也研究囊泡的癌症生物学家Raghu Kalluri说，Lyden的想法“非常有趣”。但在他看来，“这仍然是一个开放的领域。关于外泌体和肿瘤转移的关系尚未被完全证明”——距离人类疾病和治疗的相关性还差得很远。事实上，一些生物学家说Lyden得出的结论超出了他的数据支持范围。他们质疑Lyden的一些理由包括，给小鼠注射从培养的肿瘤细胞分离的大量外泌体可能无法完全反映在活体动物中的情况。
一个Lyden合作者说，受到怀疑也很正常。Lyden的提议“是令人难以置信的，”在加州伯克利的劳伦斯伯克利国家实验室的癌症生物学家Mina Bissell说。“当有人勇敢地提出与大众完全不一样的观点时，别人就开始感到不适了”她说。“人们会开始打压它。”
被称作外泌体的膜泡从肿瘤细胞释放并帮助肿瘤转移至其他器官
批评者们对此有着几个关注点。Lyden注射的是培养细胞来源的外泌体是受质疑的关键点之一。一些人还质疑他关于某些蛋白质帮助外泌体为肿瘤转移奠定基础的证据。例如，Lyden的研究小组使用了shRNA来阻断肿瘤细胞的特定基因，以遏制他们的外泌体释放，并限制MIF和整合素的产生。但来自出版论文的讨论网站PubPeer的匿名评论者抱怨说，Lyden的研究人员并没有排除这些的shRNA的“脱靶”效应，这可能扭曲实验结果。
Kalluri等人还质疑他关于外泌体整合素作为肿瘤转移邮政编码的理论。他们指出，转移到不同器官的细胞系来源的外泌体具有相同的整合素，所以目前还不清楚蛋白质是如何帮助外泌体靶向特定的器官的。
Lyden回应说，他的团队做了“多重测试”来验证他们的shRNA实验。例如，当他们用肽阻断整合素的结合时观察到了同样的效果。至于整合素的作用，Lyden说，批评者遗漏了一个关键点：这并不仅仅是整合素的存在与否，整合素的数量也很重要。
其他研究组的最近工作支持Lyden观点的某些部分。去年5月在Cell杂志发表的论文首次在小鼠活体内检测到了原发肿瘤产生的外泌体。荷兰Utrecht的 Hubrecht研究所的癌症生物学家和影像专家Jacco van Rheenen发现，从高度转移性肿瘤来源的外泌体可以使远处器官低转移性细胞更具侵略性。“这与Lyden的工作非常一致，” Rheenen说。但他指出，他的实验并不说明外泌体是否发挥像Lyden工作表明的那样在原发肿瘤细胞到达转移部位之前改变转移灶微环境的作用。
更多的验证，或更多的问题，将很快作为肿瘤生物学的重复计划（Reproducibility Project）的一部分被呈现出来（这是一个非营利性组织，主要工作就是重复癌症领域每年最高影响力的50篇论文的关键实验）。Lyden 2012年Nature Medicine的论文是其中之一，重复结果可能会在今年晚些时候出来。
尽管Lyden声称自己的动物实验站得住脚，有些人还是不相信外泌体在塑造转移前微环境的作用与肿瘤患者有多大的相关性。“动物实验结果和临床还是有差别的。”位于纽约市的纪念斯隆凯特琳癌症中心的一个肿瘤转移方面研究员Joan Massagué说。他解释说，等到大多数患者的肿瘤被发现，原发肿瘤被移除后，少数转移的细胞已经扩散并停留在其他器官了，在那里它们可以潜伏多年才被唤醒并生长。在这种情况下，Massagué争辩道，原发肿瘤已经不存在了，其外泌体会产生什么作用。
但是Lyden坚持认为，转移性肿瘤产生的外泌体对肿瘤扩散十分重要。“如果你能抑制外泌体的作用，癌症的发展将会被抑制，肿瘤患者的寿命将会延长很长一段时间。”如果得到成功应用，那些他十年前看到的小红点就是一个希望信号或者警告。
David Lyden, Weill Cornell Medicine
“Tumor cells are pretty much an innocent bystander. They go to organs where premetastatic niches are already established.”
参考文献：
Kaiser, J. (2016). "Malignant messengers." Science 352(6282): 164-166.
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