Science Advance：细胞核内容物包装进入外泌体中的分子机制 / 开普饭

外泌体货物种类繁多，包括蛋白质、小RNA和基因组DNA（gDNA）。然而外泌体中的gDNA的存在和其他细胞核内容物的装载情况此前研究较少。近日，来自美国MD安德森癌症中心的研究人员在Science Advances杂志（IF=12.804）上发表文章，揭示了外泌体gRNA包装和起源的机制，并介绍了其在卵巢癌进行癌症监测的潜力。

外泌体是小的细胞外囊泡，介导许多生物学和细胞功能，比如细胞间的通讯。外泌体由早期的胞内体产生，然后与质膜融合形成多囊泡体（MVB）并释放到细胞外空间。四次跨膜蛋白Tetraspanins是主要的外泌体标记物蛋白质，位于胞内体、MVB和外泌体上，被认为是将细胞内货物运入这些囊泡中的方式。外泌体在供体细胞或受体细胞中诱导不同生物学行为的能力取决于外泌体中的内容物。外泌体货物多种多样的，包括蛋白质和RNA，而这些蛋白质和RNA（包括microRNA）的存在和丰度可以在多种情况下影响细胞行为，范围涵盖从免疫系统激活到抑制实体瘤生长和癌症转移。

最近的研究表明，外泌体内存在基因组DNA（gDNA）和核蛋白。外泌体中gDNA的存在与细胞衰老和刺激cGAS / STING炎症途径等过程有关。此外，gDNA主要在源自肿瘤细胞而不是健康细胞的外泌体被检测。矛盾的是，gDNA主要位于于细胞核，通常不与产生外泌体的细胞质MVB相互作用。因此，对外泌体中细胞核成分存在的机制的了解仍然很少。

外泌体内包裹细胞核成分可能与微核（micronuclei，MN）相关。MN是被核膜包围的细胞质结构，由有丝分裂后期丧失着丝粒的染色体断裂产生，是一种染色体错误分离的结果。这种错误的分离在有丝分裂期间发生，并可能受到DNA破坏因素（例如放射线）的驱动，从而导致染色体断裂。MN的存在是基因组不稳定性的标志物，也是癌症的标志物。围绕MN的核被膜高度不稳定，最终分解并在细胞分裂过程中将其内容物释放于细胞质中。MN形成的诱导可以促进cGAS / STING途径的激活，从而导致衰老和癌细胞的炎症反应。

在这项研究里，研究人员确定了微核和外泌体之间的未知相互作用。成像流式细胞仪分析显示，来自肿瘤细胞10%的外泌体和来自卵巢癌患者的血液和腹水的1％的外泌体都携带有细胞核来源的内含物。用基因毒性药物治疗后可导致体内和体外MN和外泌体分泌的升高。研究人员还观察到，多泡体的前体和外泌体标志物，如四跨膜蛋白Tetraspanins，与MN有直接相互作用。此外，卵巢癌患者的外泌体gDNA反映了原发肿瘤的拷贝数变异（CNV）状态，揭示了DNA突变信息。总的来说，这项工作提供了与外泌体相关的新见解，这些见解对癌症生物标志物的发展具有深远影响。

参考文献：Yokoi A et al. Mechanisms of nuclearcontent loading to exosomes. Sci Adv. 2019 Nov 20;5(11):eaax8849.