肿瘤分泌的细胞外囊泡（EVs）在血浆中丰富存在，但通过多组学分析探究肿瘤EV的分子特征的潜力尚未被广泛探索。来自西班牙瓦尔德希布隆肿瘤研究所（VHIO）的研究人员发表了一项Report论文，展示了循环EVs中包含的DNA和RNA反映的前列腺癌（PC）基因组和转录组特征。研究人员追踪到与抗雄激素受体（AR）抑制剂和谱系可塑性相关的临床相关转录组特征，认为在临床样本上进行基于EV的肿瘤基因组和全转录组分析是可行的，扩展了液体活检的应用范围。相关内容以“Circulating tumor extracellular vesicles to monitor metastatic prostate cancer genomics and transcriptomic evolution”为题在线发表于7月8日的国际顶级肿瘤学期刊Cancer Cell杂志上。
转移性前列腺癌（Metastatic prostate cancer，mPC）是一种致命癌症类型。虽然新型系统治疗已经提高了mPC患者的生存率，但治疗反应在很大程度上是异质性的，所有肿瘤最终会产生耐药性。开发可以指导mPC临床决策的生物标志物对于更精确的患者护理至关重要。一些研究确定了转录可塑性作为治疗耐药机制的关键。在治疗过程中对肿瘤样本进行纵向转录组分析可能有助于了解或预测药物耐药机制，并指导后续治疗。然而，在临床实践中反复获得适合分子分析的肿瘤材料仍然具有挑战性。液体活检代表了分子特征化和纵向疾病监测的新兴工具。循环肿瘤DNA（ctDNA）的二代测序（NGS）已被证明在mPC的临床管理和治疗选择中具有价值。相比之下，在临床样本中直接分析细胞外游离RNA（cfRNA）中的肿瘤转录组特征，由于RNA未被细胞膜保护而迅速降解，因此大多数情况下并不成功；循环肿瘤细胞（CTC）的RNA分析由于与CTC分离相关的技术挑战，尚未转化为常规临床实践。细胞外囊泡（EVs）是一种具有脂质双层和典型大小在50 nm到1μm之间的颗粒；它们含有蛋白质、脂质、代谢物、RNA（mRNA、lncRNA、miRNA等）和DNA作为货物载体。肿瘤细胞产生的EVs是癌细胞通讯的重要介质，EVs的蛋白负载成分在肿瘤进展、免疫调节和转移中起着作用。然而，作为临床相关DNA和RNA生物标志物的潜力，通过肿瘤释放的EVs作为循环EVs的一部分，仍然大部分未被开发利用。因此，研究人员认为，前列腺癌细胞释放到血液中的EVs，在更广泛的循环EVs池中，能够实现肿瘤基因组和转录组的特征化，为在治疗反应和耐药时期研究肿瘤适应性的生物标志物开辟新途径。在这项工作中，通过对mPC体外和体内模型中分离的循环EV-DNA和EV-RNA进行基因组和转录组分析，研究人员揭示了肿瘤对EV负载DNA/RNA的高贡献，验证了在接受雄激素受体信号抑制剂（ARSI）或紫杉醇类疗法期间从患者收集的两组纵向血浆样本中的发现。EV-DNA的基因组特征重现了与患者配对的活检和循环肿瘤DNA（ctDNA），并与临床进展相关联。研究人员开发了一种新方法来实现EV-RNA的转录组分析（RExCuE）。研究人员报告了循环EV的转录组富集于肿瘤相关转录本，捕获了特定的患者和肿瘤特征，并反映了治疗期间肿瘤的适应性变化。这项工作展示了EV分析可以实现液体活检中mPC的纵向转录组和基因组分析。同时，研究人员认为该研究仍然存在着一些缺陷和限制。EV-RNA-seq数据涵盖了来源于肿瘤和非肿瘤细胞分泌的EV的信息，因此纵向分析无法完全区分治疗在肿瘤细胞与全身变化中的效应。肿瘤EV-DNA和EV-RNA在循环中与非肿瘤EV混合，类似于非肿瘤游离DNA中ctDNA的稀释；然而，目前缺乏控制EV-RNA TF的工具。这也限制了在EV-RNA中进行其他肿瘤特征的全面且严格的分析，例如短变异或基因重排。为了优先考虑循环肿瘤EV含量较高的病例，研究人员专注于晚期mCRPC患者群体，并排除了EV-DNA lpWGS中TF较低的个案进行EV-RNA分析；然而，肿瘤DNA和RNA相对负载到EV中的数量之间是否存在直接关联仍有待证实。进一步的研究将需要评估基于循环EV的检测方法在疾病早期阶段的灵敏度。考虑到这些挑战，其他研究已经探索了基于检测EV中肿瘤特异性膜蛋白标记物的替代分离方法，以富集肿瘤特异性EV，或者致力于单个EV的表征。事实上，调查涉及肿瘤相关DNA和RNA加载到EV中的机制和动力学仍然是活跃研究的课题。与ctDNA相比，观察到的EV-DNA大小差异还暗示了EV-DNA中可能存在独特的碎片化模式，这可能是不同的生物生成和释放机制的转化；然而，本研究中的超低通量WGS方法阻碍了对这些碎片化模式潜在相关性的深入研究。总之，该研究的工作表明，在mPC患者的循环EV中富集了肿瘤基因组和转录组特性，并证明了进行全面EV分析以研究mPC的可行性。这些结果突显了EV分析在加速药物开发和研究mPC中药物反应和耐药机制方面的潜力。参考文献：Circulating tumor extracellular vesicles to monitor metastatic prostate cancer genomics and transcriptomic evolution. Cancer Cell. 2024 Jul 8;42(7):1301-1312.e7.
