Differential abundance and self-organizing tree algorithm clustering nominate PDGFC and TIMP3 as candidate resection-responsive plasma extracellular vesicle proteins in head and neck cancer
这项研究表明，头颈部癌症切除会显著耗竭循环血浆细胞外囊泡中的促生长蛋白，并具体确定了 PDGFC 和 TIMP3 为候选生物标志物，其高表达与患者生存率较低相关。
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头颈部癌症是一种可怕的疾病，即使在接受了手术、放疗和化疗等积极治疗后，也经常会复发。对于医生而言，最困难的问题之一在于如何判断在肿瘤切除后，癌症是否真的已经消失。目前的检测手段往往不足以辨别血液中是否仍残留着疾病的微观信号。为了解决这个问题，科学家们将注意力转向了被称为“细胞外囊泡”的微小、微观的气泡。这些是细胞释放的小型包裹，在血液中漂浮，并以蛋白质和遗传物质的形式传递信息。由于肿瘤会将这些包裹释放到循环系统中，这些气泡内的内容物可以像一面镜子，反映出疾病的状态。如果癌症被切除了，这些气泡内的信息应当会发生变化，这可能为监测患者的康复情况以及预测肿瘤是否会复发提供一种新方法。
慕尼黑工业大学和巴塞尔大学医院的一组研究人员致力于研究这一想法，对象为头颈部鳞状细胞癌患者。他们招募了十一名预定进行原发肿瘤切除手术的患者。研究人员在两个特定的时间点采集了每位患者的血液样本：手术前以及肿瘤取出后的两小时。为了获得最清晰的图像，他们为每位患者从两个不同的位置抽取了血液。他们从手臂中的静脉取样，代表全身循环；同时也从直接引流肿瘤部位的静脉取样，以捕捉癌症所在的即时区域。研究人员从这些血液样本中分离出微小的细胞外囊泡，并使用一种能够同时称重并识别数千种不同分子的超高灵敏度方法对其中的蛋白质进行了分析。
结果显示，一旦肿瘤消失，这些囊泡的分子载荷发生了明显的转变。在手术前，患者血液中循环的囊泡充满了特定的一组九种蛋白质，其中包括有助于细胞分裂的因子以及与组织结构支架相互作用的蛋白质。这些蛋白质在术前明显比术后两小时更为丰富。有趣的是，这种变化在手臂血液中的表现比在直接取自肿瘤部位的血液中更为清晰，这表明移除肿瘤会引发全身性的变化，而这种变化在全身循环中能得到最好的检测。研究人员还使用了一种计算机算法来对行为模式相似的蛋白质进行分组。这项分析识别出了一个由二十四种蛋白质组成的大型群体，它们遵循相同的趋势：术前水平较高，术后下降。该群体包括许多与血小板（负责凝血的血细胞）相关的蛋白质，以及参与构建和维持细胞外基质（维持细胞结合的结构框架）的蛋白质。
为了了解这些变化是否会对患者的长期健康产生影响，团队查看了来自更大规模头颈部癌症患者群的数据。他们发现，如果患者的肿瘤产生了研究中所识别的高水平蛋白质，特别是名为 PDGFC 和 TIMP3 的两种特定蛋白质，其三到五年的生存率会低于蛋白质水平较低的患者。这表明这些蛋白质的存在与更具侵略性的疾病进程有关。随后，研究人员在实验室环境下测试了这些囊泡对癌细胞的具体作用。他们发现，手术前采集的囊泡会促进癌细胞生长，而手术后采集的囊泡则失去了这种刺激生长的能力。至关重要的是，这些囊泡不会影响健康皮肤细胞的生长，表明其作用具有特异性，仅针对癌症。
研究结论指出，移除肿瘤有效地清除了血液中由这些囊泡携带的特定类型的促生长载荷。囊泡的数量和大小本身并未改变，改变的仅是其蛋白质含量，这一事实表明手术改变的是所传递的信息而非信息的容量。虽然研究人员提出血小板很可能是这些蛋白质的来源，但他们指出这种联系仍需进一步证实。研究结果指向 PDGFC 和 TIMP3，认为它们是未来有望用于检测医生是否已成功移除肿瘤或是否存在危险信号的候选指标。然而，作者强调这些结果是初步的，在能够作为临床标准工具使用之前，需要在更大规模的患者群体中进行验证。目前，这项工作清晰地展示了在肿瘤被移除的那一刻，人体的分子景观是如何发生变化的，为监测面临这一艰难疾病的患者提供了一条新的路径。
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