《Journal of Extracellular Vesicles》:Tumour-Derived Extracellular Vesicles Containing dsRNA Induce Degradation of Ribosomal Protein mRNA in Platelets
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细胞外囊泡(EVs)通过携带旁分泌亲代细胞的货物,介导肿瘤微环境中的细胞间通讯。EVs因其能够将核酸携带至受体细胞并调节细胞功能而引起了广泛的研究兴趣。然而,先前的研究主要集中于RNA序列信息而非RNA结构特征。在这里,研究人员观察到,源自结直肠癌细胞的EVs
细胞外囊泡(EVs)通过携带旁分泌亲代细胞的货物,介导肿瘤微环境中的细胞间通讯。EVs因其能够将核酸携带至受体细胞并调节细胞功能而引起了广泛的研究兴趣。然而,先前的研究主要集中于RNA序列信息而非RNA结构特征。在这里,研究人员观察到,源自结直肠癌细胞的EVs富集了内源性双链RNA(dsRNA),这是一种危险相关分子模式(DAMP),可导致受体细胞中dsRNA感知通路的激活。关键的是,研究人员研究了肿瘤源性EVs与循环血小板之间的特异性串扰。作为无核细胞,血小板是分离外源性核酸效应的独特模型。研究人员的分析揭示,肿瘤EVs中的内源性dsRNA激活了血小板OAS–RNASEL(OAS:2′–5′-寡腺苷酸合成酶;RNASEL:核糖核酸酶L)先天免疫核糖核酸酶级联反应以及RNASEL/ABCE1(ATP结合盒亚家族E成员1)/PELO(佩洛塔)轴,导致核糖体蛋白mRNAs的衰变。这项研究从临床观察到机制验证,揭示了肿瘤–血小板通讯的新途径。研究人员将EV富集的内源性dsRNA鉴定为一种功能性介质,使肿瘤细胞能够直接重编程血小板转录组,揭示了肿瘤–免疫调节的新维度。
细胞外囊泡(EVs)介导细胞间通讯,携带核酸等货物,但先前研究多关注RNA序列而非结构。肿瘤微环境中,肿瘤细胞可能通过EVs排出内源性双链RNA(dsRNA),而血小板作为无核细胞,其转录组受外部刺激调控,是研究外源RNA作用的理想模型。目前对肿瘤-血小板通讯机制了解有限,本研究旨在探索肿瘤EVs中dsRNA对血小板功能的影响。
研究人员通过dsRNA免疫沉淀和测序(dsRIP-seq)发现,结直肠癌(CRC)细胞来源的EVs富集内源性dsRNA。这些dsRNA被血小板摄取后,激活了OAS-RNASEL先天免疫核糖核酸酶级联反应,进而通过RNASEL/ABCE1/PELO轴导致核糖体蛋白(RP)mRNA选择性降解,而非影响其他免疫细胞。研究基于临床样本和细胞模型,从观察到机制验证,揭示了肿瘤EVs通过dsRNA直接重编程血小板转录组的新途径,发表在《Journal of Extracellular Vesicles》。
主要关键的技术方法包括:dsRIP-seq用于鉴定EVs和细胞中的dsRNA;差速超速离心、密度梯度离心和尺寸排阻色谱分离纯化EVs;使用MEG-01细胞来源的血小板样颗粒(PLPs)作为血小板模型;高分辨质谱检测2-5A;AlphaFold-Multimer预测蛋白相互作用;免疫共沉淀(Co-IP)验证蛋白互作;RNA-seq和qRT-PCR分析基因表达。样本队列来源包括GEO数据库(GSE142987、GSE174302、GSE186607等)以及北京大学第一医院CRC患者血浆样本。
**3.1 癌症患者血浆cfRNA和血小板中RP mRNA下调**
通过分析公共数据库RNA-seq数据和临床样本qRT-PCR,发现胃肠道癌症(包括结直肠癌、胃癌)患者血浆cfRNA和血小板中RP mRNA表达显著低于健康对照,且下调特异性不受肿瘤分期、性别或年龄影响。随机森林模型基于RP mRNA特征对多种癌症(CRC、STAD、ESCA、HCC、LUAD)的ROC曲线下面积达0.86–0.92,表明RP mRNA下调可作为潜在肿瘤标志物。
**3.2 肿瘤微环境中的EVs导致血小板RP mRNA减少**
体外实验显示,HCT-116(CRC细胞系)等肿瘤细胞上清液处理PLPs后,RP mRNA(RPS6、RPL7A、RPS8等)表达下降;进一步分离EVs和NVEPs,发现仅EV组分(而非NVEPs)可诱导RP mRNA下调。与非肿瘤细胞(NCM-460)EVs相比,肿瘤EVs分泌更多且诱导作用更强。RNA-seq和qRT-PCR证实,HCT-116 EV处理使PLPs中27种RP mRNA显著下调,且转录组变化与癌症患者血浆cfRNA相似。
**3.3 EVs富集的dsRNA刺激血小板功能及转录组改变**
流式细胞术显示,HCT-116 EV处理降低PLPs表面CD41/CD62P阳性率,提示血小板功能改变。EVs被血小板内吞后,其总RNA或纯化dsRNA均可直接诱导RP mRNA下调。RNase III处理(降解dsRNA)不影响EV诱导的下调,表明dsRNA被EV膜包裹而非表面附着。dsRIP-seq分析确认肿瘤EVs富集dsRNA,其最小自由能(MFE)低于亲代细胞,且主要来源于内含子和3′UTR区域;EV分泌抑制剂GW4869导致细胞内dsRNA聚集,支持EVs作为“垃圾箱”清除细胞内dsRNA的假说。
**3.4 dsRNA激活RNASEL/ABCE1/PELO轴导致血小板RP mRNA降解**
质谱检测证实,HCT-116 EV处理使PLPs中2-5A含量升高,表明OAS酶被激活。Native-PAGE电泳显示RNASEL二聚化增加,且呈时间依赖性。RNASEL敲除的A549细胞中,poly I:C不再诱导RP mRNA下调,证实RNASEL的关键作用。AlphaFold-Multimer预测并Co-IP验证了PELO与ABCE1、HBS1L、RNASEL的相互作用;mRNA pull-down实验显示PELO和ABCE1结合mRNA poly(A)尾,且RNase处理可逆转。siRNA敲低PELO使PLPs中RP mRNA回升。临床样本中,CRC患者血浆PELO水平升高而RPS6降低,提示该轴在体内活跃。
讨论部分指出,肿瘤EVs通过“垃圾箱”机制排出细胞内dsRNA,避免自身免疫激活;血小板中dsRNA通过OAS-RNASEL通路而非经典TLR3/RIG-I信号引发RNA降解,无核细胞缺乏转录补偿使RP mRNA下调更为显著。这一现象可作为潜在癌症诊断标志物,但需更大样本验证。研究结论翻译为:总之,研究人员发现肿瘤EVs携带dsRNA,通过“垃圾箱”机制被血小板内吞,触发先天免疫应答。肿瘤EVs富集的内源性dsRNA激活了OAS-RNASEL dsRNA感知通路,导致血小板中RP mRNA降解。EVs对dsRNA的感知为肿瘤-血小板间通讯提供了新理解。