《Nature Communications》：VAMP7-dependent late endosomal secretion of ER and mitochondrial proteins impacts the tumor microenvironment and macrophage engagement
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本研究聚焦于非经典分泌途径——VAMP7依赖性晚期内体分泌在细胞应激与疾病中的作用机制。研究人员为探究该通路的生理病理意义，以胶质母细胞瘤为模型开展研究，发现VAMP7敲除会抑制内质网与线粒体来源蛋白质的分泌，并导致肿瘤坏死增加、巨噬细胞浸润减少。结果揭示了晚期内体分泌可作为细胞器质量控制与应激通讯的重要机制，为理解肿瘤微环境形成提供了新视角。
在细胞复杂的生命活动中，除了经典的内质网-高尔基体分泌途径，还存在着一类“非主流”的运输方式——非经典分泌途径。其中，晚期内体分泌作为一种重要的替代路线，依赖于一个名为VAMP7的SNARE蛋白来执行膜融合任务。尽管科学家们已经知道VAMP7能够介导像Reticulon3这样的内质网蛋白的分泌，但这条隐秘通道究竟如何运作、它对细胞乃至整个生物体有何种功能意义，尤其是在疾病背景下扮演着怎样的角色，这些核心谜团依然笼罩在迷雾之中。特别是在癌症研究领域，肿瘤细胞与周围环境（即肿瘤微环境）之间持续进行着复杂的分子对话，这些信号交流深刻影响着肿瘤的生长、侵袭乃至对治疗的反应。那么，VAMP7主导的这条“旁路”分泌途径，是否也是肿瘤细胞用来与微环境“喊话”的通讯工具呢？
为了解答这些问题，研究团队在《Nature Communications》上发表了一项系统性研究。他们首先在细胞模型中证实，敲除VAMP7会导致一系列源自内质网和线粒体的蛋白质分泌受阻，并同时引发这两种重要细胞器的应激迹象。更有趣的是，当他们用药物人为诱发细胞器应激时，VAMP7依赖的分泌活动反而增强了，这暗示该通路可能与细胞应对内部压力状态密切相关。为了评估这一机制的病理生理学意义，研究人员转向了更具挑战性的体内环境——他们利用临床前胶质母细胞瘤模型，将VAMP7敲除的肿瘤细胞植入雄性大鼠脑内。结果发现，与对照组相比，缺乏VAMP7的肿瘤虽然仍然生长，但其内部出现了更大范围的坏死区域，并且肿瘤组织中招募而来的巨噬细胞数量显著减少。巨噬细胞是肿瘤微环境中至关重要的“居民”，它们的数量与功能状态直接关联着肿瘤的免疫景观和进展。这一发现强烈提示，VAMP7介导的晚期内体分泌，是肿瘤细胞塑造局部微环境、吸引特定免疫细胞浸润的关键手段之一。
综合这些发现，研究描绘出一个新颖的模型：晚期内体分泌并不仅仅是一条简单的货物运输通道，它更扮演着“细胞器质量控制员”和“应激信使”的双重角色。当内质网或线粒体这类细胞器内部“状况不佳”（发生应激）时，细胞可以通过VAMP7通路，选择性地将相关蛋白质或信号分子打包进晚期内体并分泌到细胞外。这些被释放的“求救信号”或“代谢产物”则能够影响周围细胞，尤其是在肿瘤中，它们可以重构微环境，调控像巨噬细胞这样的免疫细胞的行为。因此，这项研究不仅深化了我们对基础细胞生物学的认识，更为理解癌症等疾病的发病机制、寻找新的治疗靶点开辟了新的思路。
为了开展这项研究，作者主要运用了几项关键技术方法。在机制探索部分，研究使用了VAMP7基因敲除（knockout）的细胞模型，并结合药理学方法（使用衣霉素TM和寡霉素等诱导剂）来特异性地诱发内质网应激和线粒体应激，以此观察对分泌通路的影响。分泌蛋白质组的鉴定则依赖于无标记定量质谱分析技术。在验证病理生理学功能时，研究建立了一个临床前胶质母细胞瘤动物模型，将稳定敲除VAMP7的人胶质母细胞瘤细胞系（U87MG）植入免疫缺陷的雄性Rag2-/-大鼠脑中，以模拟肿瘤生长。后续的肿瘤组织分析主要采用了免疫组织化学染色和免疫荧光染色技术，来评估肿瘤坏死程度以及巨噬细胞（使用IBA1作为标记物）的浸润情况。
VAMP7敲除损害内质网和线粒体来源蛋白质的分泌并诱发细胞器应激
研究人员通过蛋白质组学分析发现，与野生型细胞相比，VAMP7敲除细胞的条件培养基中，有一组内质网驻留蛋白和线粒体蛋白的分泌显著减少。同时，细胞内与内质网未折叠蛋白反应（UPR）和线粒体应激相关的标志物表达上调，表明VAMP7的缺失不仅阻碍了特定蛋白质的分泌，还引发了这两种细胞器的功能紊乱。
药理学诱导的细胞器应激增强VAMP7依赖性分泌
为了测试细胞器应激与分泌通路之间的因果关系，研究使用衣霉素（诱导内质网应激）和寡霉素（诱导线粒体应激）处理细胞。结果显示，这两种应激诱导剂都能显著促进VAMP7依赖性蛋白质的分泌，而这一效应在VAMP7敲除细胞中消失。这证明细胞器应激是激活该晚期内体分泌通路的有效信号。
在胶质母细胞瘤模型中，VAMP7缺失改变肿瘤病理特征并减少巨噬细胞浸润
为了探究该通路的体内功能，研究构建了异种移植瘤模型。组织学分析表明，植入VAMP7敲除肿瘤细胞的大鼠脑内，形成的肿瘤具有显著增大的坏死核心。更重要的是，通过免疫染色定量，发现这些肿瘤中浸润的巨噬细胞（IBA1+细胞）数量明显低于对照组肿瘤，提示VAMP7依赖性分泌对于在肿瘤微环境中招募巨噬细胞至关重要。
综合分析与模型
综合上述结果，研究提出VAMP7依赖性晚期内体分泌是细胞应对内质网和线粒体应激的一种主动反应机制。当细胞器功能受损时，细胞通过此途径将特定的应激相关蛋白质或信号分子分泌到细胞外。在胶质母细胞瘤的病理背景下，这一过程直接影响肿瘤的局部微环境，特别是通过调节巨噬细胞的浸润来发挥作用。缺乏该通路会导致肿瘤内部支持性信号不足，进而引发更广泛的坏死和免疫细胞招募障碍。
研究的结论与讨论部分强调了这一发现的广泛意义。首先，在基础生物学层面，它确立了晚期内体分泌作为一种保守的细胞器质量控制和细胞间通讯机制的地位，拓展了人们对非经典分泌途径功能的认识。其次，在疾病机制方面，特别是对于胶质母细胞瘤这类恶性肿瘤，研究揭示了肿瘤细胞利用其内部细胞器的应激状态，通过VAMP7通路主动调节肿瘤免疫微环境的新范式。肿瘤坏死程度的增加与免疫细胞浸润模式的改变，都可能直接影响肿瘤的进展和对治疗的反应。最后，VAMP7及其介导的分泌通路作为一个潜在的分子开关，为未来的癌症治疗提供了新的干预思路。针对这一通路进行调控，或许能够改变肿瘤的免疫特性，增强现有疗法的效果或克服治疗抵抗。这项工作成功地将细胞内的膜运输机制与整体的肿瘤生物学行为联系起来，为跨尺度理解生命过程与疾病发生提供了重要范例。
