细胞外囊泡介导的TXNDC5 mRNA水平转移促进肿瘤相关巨噬细胞诱导的前列腺癌转移新机制

《Advanced Science》：Intercellular Horizontal Transfer of TXNDC5 mRNA via Extracellular Vesicles Contributes to Tumor-Associated Macrophage-Mediated Prostate Cancer Metastasis

本文揭示了肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）通过细胞外囊泡（EVs）将硫氧还蛋白结构域包含蛋白5（TXNDC5）mRNA水平转移至前列腺癌（PCa）细胞，诱导间质样状态（MLS）并促进转移的创新机制。研究首次在单囊泡水平证实M2型巨噬细胞来源EVs（M2 EVs）在转移性PCa（mPCa）原发灶中比例显著升高，并通过体内外实验证明TXNDC5 mRNA的跨细胞传递是驱动PCa恶性进展的关键环节，为靶向肿瘤微环境（TME）互作提供了新策略。

　　

1 引言

前列腺癌（PCa）作为全球男性主要恶性肿瘤之一，其转移阶段缺乏有效治疗手段，患者五年生存率从局部病变的98%骤降至不足30%。肿瘤微环境（TME）中的肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）主要呈现促转移的M2表型，但其促进PCa转移的具体分子机制尚未明确。细胞外囊泡（EVs）作为细胞间通讯的关键媒介，可携带蛋白质、核酸等活性分子，然而M2巨噬细胞来源EVs（M2 EVs）是否通过传递特定分子调控PCa转移仍有待探索。本研究聚焦于M2 EVs在PCa转移中的作用，发现其可通过水平转移硫氧还蛋白结构域包含蛋白5（TXNDC5）mRNA诱导肿瘤细胞间质样状态（MLS），从而驱动转移进程。

2 结果

2.1 转移性PCa原发灶富集M2巨噬细胞及其来源EVs

通过整合大规模单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据（包含46例mPCa和31例非转移性PCa（nmPCa）样本），发现mPCa原发灶中M2巨噬细胞浸润比例显著高于nmPCa，且M2特征与患者不良预后相关。组织免疫化学（IHC）和免疫荧光（IF）验证mPCa组织中CD163⁺和CD68⁺CD206⁺巨噬细胞增多。进一步分离组织来源EVs（Ti-EVs），通过纳米流式细胞术（nFCM）单囊泡分析显示，mPCa原发灶中CD68⁺CD206⁺M2 EVs比例显著升高，提示M2 EVs可能作为促转移信号载体。

2.2 M2 EVs促进PCa细胞迁移与侵袭

利用THP-1细胞诱导M2巨噬细胞模型，发现其条件培养基（CCM）可增强DU145和PC3细胞的迁移和侵袭能力。通过超速离心去除EVs或使用EV分泌抑制剂GW4869处理后，M2 CCM的促转移作用被显著抑制。直接使用纯化M2 EVs处理PCa细胞可重现其促转移表型，证实M2 EVs是关键功能介质。

2.3 M2 EVs被PCa细胞内化并诱导MLS

PKH67标记的M2 EVs可被PCa细胞高效内化，其摄取依赖网格蛋白介导的内吞和脂筏途径。RNA测序分析显示，M2 EVs处理后的PCa细胞中细胞黏附和相关通路基因富集。qRT-PCR和蛋白质印迹（Western blot）证实M2 EVs上调间质标志物N-钙黏蛋白（CDH2）、SLUG和ZEB1表达，诱导MLS表型。使用MLS抑制剂Apigenin可逆转M2 EVs的促转移效应，表明MLS是M2 EVs发挥作用的下游必要条件。

2.4 TXNDC5是M2 EVs促转移的关键效应分子

转录组分析筛选出M2 EVs处理后PCa细胞中共同上调的基因TXNDC5、CC2D2B和HMCN1。TCGA数据库分析显示TXNDC5在多种癌症中高表达，且与PCa患者预后不良相关。IHC证实mPCa原发灶TXNDC5蛋白表达高于nmPCa。通过短发夹RNA（shRNA）敲低TXNDC5可显著抑制PCa细胞迁移和侵袭，确立其促转移功能。

2.5 M2 EVs水平转移功能性TXNDC5 mRNA

M2巨噬细胞及其来源EVs中TXNDC5 mRNA含量均高于M0组。在转录抑制剂放线菌素D存在下，M2 EVs仍可恢复PCa细胞内TXNDC5 mRNA水平，证明其为水平转移而非转录激活。通过双荧光标记系统（PKH67标记EV膜、Cy5标记TXNDC5 mRNA）结合nFCM单囊泡分析，直接观测到M2 EVs携带并传递TXNDC5 mRNA至PCa细胞。RNase保护实验证实mRNA位于EVs内部。进一步实验显示M2 EVs较M0 EVs具有更高的mRNA装载和功能递送效率。

2.6 TXNDC5 mRNA驱动PCa MLS与体内转移

在M2巨噬细胞中敲低TXNDC5后，其来源EVs（M2 EVs^shTXNDC5）的促转移能力被削弱，且MLS相关蛋白表达下调。体内实验通过左心室注射DU145-Luc细胞并尾静脉重复给予EVs，发现M2 EVs组小鼠全身转移负荷显著增加，而M2 EVs^shTXNDC5组转移被抑制。肺转移灶组织学分析进一步验证TXNDC5依赖的MLS表型在体内转移中的作用。

3 讨论

本研究首次揭示M2 EVs通过水平转移TXNDC5 mRNA促进PCa转移的机制，拓宽了对TME中EVs介导的细胞间通讯的认识。TXNDC5作为内质网蛋白二硫键异构酶，可能通过缓解肿瘤细胞的内质网应激（ER stress）增强其适应能力，从而促进转移。未来研究可针对M2 EVs特异性表面标志开发靶向策略，为抑制肿瘤转移提供新思路。

4 方法

研究使用临床PCa组织样本、THP-1及PCa细胞系，通过超速离心分离EVs，并利用TEM、nFCM、Western blot等进行表征。功能实验包括Transwell、伤口愈合测定、体外转录mRNA电转染及裸鼠转移模型。scRNA-seq和转录组数据分析采用Harmony整合及DESeq2差异表达分析。统计方法依据数据分布特征选择t检验、ANOVA或非参数检验。