本研究由Chu-Hsuan Chen、Sheng-Yun Hsu、Wen-Jui Yu、Chi-Shiun Chiang和Ching-Fang Yu等作者共同完成。研究团队来自多个机构,包括台湾国立清华大学生物医学工程与环境科学系、工业技术研究院生物医学技术与设备研究实验室、国立清华大学核工程与科学研究所、长庚大学医学影像与放射科学系、长庚大学放射医学研究中心以及长庚纪念医院林口分院放射肿瘤科。该研究于2025年发表在《Journal of Cancer》期刊上。
胶质瘤是最常见的脑肿瘤类型,尤其是胶质母细胞瘤(glioblastoma),其恶性程度高且预后较差。尽管手术、化疗和放疗等技术有所进步,但胶质瘤患者的五年生存率仅为35.7%。肿瘤微环境(tumor microenvironment, TME)在肿瘤的进展中起着关键作用,尤其是肿瘤相关巨噬细胞/小胶质细胞(tumor-associated macrophages/microglia, TAMs)在肿瘤侵袭性和免疫抑制中的作用备受关注。然而,TAMs与肿瘤细胞之间的具体通信机制尚不明确。
小细胞外囊泡(small extracellular vesicles, sEVs)是细胞间通信的重要媒介,能够通过传递蛋白质、RNA和microRNA等生物活性物质,影响肿瘤的侵袭和转移。尽管肿瘤细胞分泌的sEVs已被广泛研究,但TAMs分泌的sEVs在肿瘤微环境中的作用仍不清楚。本研究旨在探讨TAMs分泌的sEVs在胶质瘤侵袭中的作用,特别是通过体外模型研究浸润性巨噬细胞和常驻小胶质细胞分泌的sEVs对胶质瘤细胞增殖和迁移的影响。
本研究分为多个步骤,详细流程如下:
细胞培养:研究使用了小鼠胶质瘤细胞系ALTS1C1、巨噬细胞系RAW264.7和小胶质细胞系BV2。所有细胞均在含有10%胎牛血清的DMEM培养基中培养,并在37°C、5% CO2的条件下维持。
sEVs的分离与鉴定:通过梯度离心法从RAW264.7和BV2细胞中分离sEVs,并使用纳米颗粒追踪分析(NTA)、透射电子显微镜(TEM)和Western blot进行鉴定。NTA用于分析sEVs的粒径分布和浓度,TEM用于观察sEVs的形态,Western blot用于检测sEVs的标志性蛋白(如CD63、TSG101和CD9)。
sEVs的摄取实验:使用荧光染料Dil标记sEVs,并与ALTS1C1细胞共培养24小时,通过荧光显微镜和流式细胞术观察sEVs的摄取情况。
细胞增殖实验:将ALTS1C1细胞与不同浓度的sEVs共培养,使用MTT法检测细胞增殖情况。
细胞周期分析:通过流式细胞术分析ALTS1C1细胞在不同时间点的细胞周期分布,评估sEVs对细胞增殖的影响。
伤口愈合和迁移实验:使用伤口愈合实验和Transwell迁移实验评估sEVs对ALTS1C1细胞迁移能力的影响。
基因表达分析:通过RT-PCR检测ALTS1C1细胞在sEVs处理后VEGF-A和DEDD基因的表达变化。
sEVs的摄取:ALTS1C1细胞能够有效摄取来自BV2和RAW264.7细胞的sEVs,且摄取量与sEVs的浓度呈正相关。
细胞增殖:BV2细胞分泌的sEVs显著促进了ALTS1C1细胞的增殖,且这种促进作用具有剂量依赖性。而RAW264.7细胞分泌的sEVs对细胞增殖没有显著影响。
细胞形态变化:BV2细胞分泌的sEVs导致ALTS1C1细胞形态发生变化,细胞变得更加圆润,而RAW264.7细胞分泌的sEVs未引起类似变化。
细胞迁移:BV2细胞分泌的sEVs显著增强了ALTS1C1细胞的迁移能力,而RAW264.7细胞分泌的sEVs对细胞迁移没有显著影响。
基因表达:BV2细胞分泌的sEVs上调了ALTS1C1细胞中VEGF-A的表达,并下调了DEDD的表达,这可能是其促进细胞增殖和迁移的机制之一。
本研究揭示了常驻小胶质细胞和浸润性巨噬细胞分泌的sEVs在胶质瘤生长和迁移中的不同作用。BV2细胞分泌的sEVs通过上调VEGF-A和下调DEDD的表达,显著促进了胶质瘤细胞的增殖和迁移。这一发现为胶质瘤的治疗提供了新的潜在靶点,特别是针对常驻小胶质细胞及其分泌的sEVs的干预策略。
本研究还探讨了sEVs在肿瘤微环境中的复杂作用,特别是通过传递microRNA等生物活性物质,调控肿瘤细胞的基因表达和信号通路。这些发现为进一步研究sEVs在肿瘤进展中的作用提供了重要线索。