外泌体蛋白质组学揭示脂肪酸代谢调控非小细胞肺癌吉非替尼耐药的新机制

《Cell Biology and Toxicology》：Exosomal proteomics reveals fatty acid metabolism linked to gefitinib resistance in non-small cell lung cancer

本研究针对非小细胞肺癌(NSCLC)吉非替尼耐药机制不清的问题，通过外泌体蛋白质组学分析发现，耐药细胞来源的外泌体通过携带ACC1等脂肪酸代谢关键酶，调控脂肪酸氧化(FAO)和活性氧(ROS)稳态，从而增强敏感细胞对吉非替尼的耐受性。该研究为克服NSCLC靶向治疗耐药提供了新的代谢干预靶点。

　　

在肺癌治疗领域，非小细胞肺癌(NSCLC)始终是威胁人类健康的主要恶性肿瘤。尽管针对EGFR突变的靶向药物吉非替尼为患者带来了希望，但耐药性的出现成为临床治疗的重大挑战。研究表明，肿瘤微环境(TME)在耐药形成中扮演关键角色，而外泌体作为细胞间通讯的重要媒介，可能通过传递耐药相关信息促进肿瘤进展。

为探索外泌体在吉非替尼耐药中的作用机制，研究人员对吉非替尼敏感(HCC827)和耐药(HCC827/GR)的NSCLC细胞及其分泌的外泌体进行了系统的蛋白质组学分析。研究发现，耐药细胞来源的外泌体能够显著增强敏感细胞对吉非替尼的耐受能力。通过对比分析，鉴定出157个在耐药细胞和外泌体中共同上调的蛋白质，其中69个为代谢相关酶类，主要富集于脂肪酸代谢通路。

技术方法主要包括：细胞培养与转染、细胞活力检测(CCK-8法)、外泌体分离与表征(透射电镜和纳米颗粒跟踪分析)、蛋白质组学分析(数据非依赖性采集DIA技术)、Western blot验证、脂肪酸氧化速率检测和活性氧水平测定等。

外泌体表征与功能验证

研究人员首先通过透射电镜(TEM)和纳米颗粒跟踪分析(NTA)确认了外泌体的典型形态和粒径分布(80-150 nm)。Western blot检测显示外泌体标志物TSG101和CD9呈阳性表达。功能实验表明，HCC827/GR细胞来源的外泌体可被敏感细胞有效内化，并显著提高敏感细胞对吉非替尼的IC₅₀值。动物实验进一步证实，注射HCC827/GR来源外泌体的小鼠肿瘤对吉非替尼的治疗反应明显减弱。

蛋白质组学分析揭示代谢重编程

通过对细胞和外泌体蛋白质组的系统分析，研究人员发现耐药细胞与敏感细胞之间存在显著的蛋白质表达差异。共有3761个蛋白质在细胞和外泌体中共同表达，其中798个在细胞中差异表达，880个在外泌体中差异表达。基因本体(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析显示，上调蛋白质显著富集于脂肪酸β-氧化、糖酵解等代谢过程。

脂肪酸代谢酶的关键作用

在69个共同上调的酶类中，多个脂肪酸代谢关键酶表达显著升高，包括乙酰辅酶A羧化酶1(ACC1)、酰基辅酶A脱氢酶(ACADM)、三功能酶亚基α(HADHA)等。其中ACC1作为脂肪酸合成的限速酶，在耐药细胞和外泌体中表达上调最为显著。

ACC1促进耐药的功能机制

Western blot验证显示，ACC1在HCC827/GR细胞中表达显著上调，且敏感细胞在摄取耐药细胞来源的外泌体后ACC1表达也相应升高。通过抑制剂firsocostat和siRNA敲低ACC1，耐药细胞对吉非替尼的敏感性显著恢复。机制研究表明，ACC1通过稳定脂肪酸氧化(FAO)和活性氧(ROS)水平，维持细胞代谢稳态，从而促进耐药形成。

本研究首次揭示了外泌体通过传递ACC1蛋白介导NSCLC吉非替尼耐药的新机制。研究发现不仅证实了脂肪酸代谢重编程在耐药形成中的关键作用，还阐明了外泌体作为代谢信息载体在肿瘤微环境中的通讯功能。该研究为理解靶向治疗耐药机制提供了新视角，为开发针对代谢关键酶的联合治疗策略奠定了理论基础，对改善NSCLC患者临床治疗效果具有重要意义。