《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》:Bacterial and gut microbiota-derived extracellular vesicles as emerging sources of cancer biomarkers: molecular mechanisms, diagnostic approaches, and therapeutic applications
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源自细菌和肠道微生物群的细胞外囊泡(EVs)最近被公认为宿主与微生物之间通讯的关键介质,在肿瘤学领域展现出作为创新生物标志物和治疗工具的巨大潜力。这些纳米级的囊泡封装了多种分子成分,包括代谢物、蛋白质、核酸和毒素,具有影响肿瘤增殖、凋亡、免疫反应和转移的能力。
源自细菌和肠道微生物群的细胞外囊泡(EVs)最近被公认为宿主与微生物之间通讯的关键介质,在肿瘤学领域展现出作为创新生物标志物和治疗工具的巨大潜力。这些纳米级的囊泡封装了多种分子成分,包括代谢物、蛋白质、核酸和毒素,具有影响肿瘤增殖、凋亡、免疫反应和转移的能力。最近的研究强调了它们的双功能性:特定的细菌EVs可以通过改变信号级联如BRCA1/EXO1/TP53BP1或TGF-β1/Smad来促进肿瘤发生,而其他EVs可能通过诱导氧化应激、线粒体自噬或通过STING或cGAS途径激活抗肿瘤免疫来抑制肿瘤生长。细菌和粪便EVs的代谢组学和分子表征为肿瘤生物学以及宿主与微生物组之间的相互作用提供了独特的、非侵入性的视角。先进的诊断方法,包括靶向代谢组学、高通量测序和基于流式细胞术的EVs表征,已经使得发现具有特殊特异性和敏感性的EV衍生癌症生物标志物成为可能。此外,工程化的EVs运输治疗剂,包括前药、微小RNA或光敏剂,在临床前实验模型中显示出显著的抗癌功效。本综述整合了关于细菌和肠道微生物群来源的EVs在癌症中的分子机制、诊断能力和治疗意义的最新认识。未来的进展将依赖于细致的机制研究、标准化分析方法的建立以及精心设计的临床试验的执行,以全面实现微生物群来源的EVs在精准肿瘤学中的潜力。
2 BEVs的生物发生与特征
2.1 BEVs的形成机制
BEVs通过进化保守但结构不同的机制产生。在革兰氏阴性菌中,外膜囊泡(OMVs)通过外膜局部外突形成,由周质空间错误折叠蛋白积累、外膜-肽聚糖交联扰动、脂多糖(LPS)修饰和磷脂分布不均等因素介导。此外,应激诱导的爆炸性细胞裂解导致内膜和外膜碎片自组装成囊泡,包裹细胞质成分。革兰氏阳性菌通过自溶素和肽聚糖水解酶局部酶解细胞壁,结合细胞内膨胀压,主动分泌EVs,其中含有毒力因子、酶和免疫调节分子。
2.2 BEVs的物理和分子特征
BEVs直径通常为