蛋白质组学分析揭示粪便细胞外囊泡在结直肠癌诊断中的潜在用途

为什么以粪便为基础的癌症检测很重要

结直肠癌是全球致死率较高的癌症之一，但早期发现时往往可以治愈。现有的筛查工具，如结肠镜检查以及检测粪便隐血或DNA的试验，虽然能够挽救生命，却仍会漏诊许多早期肿瘤和进展期息肉。本研究探讨了粪便中一种出人意料且信息丰富的新来源——称为细胞外囊泡的微小颗粒——看它们是否可以在一种简单、非侵入性的检测中揭示结直肠癌的早期预警信号。

来自结肠的微小“信使”

我们体内的所有细胞都会不断释放被称为细胞外囊泡的微观泡状结构，里面携带蛋白质和遗传物质。这些囊泡作为信使，反映了它们来源细胞的状态。研究人员推测，结肠上皮细胞（包括肿瘤细胞）应当直接向肠腔脱落大量此类囊泡，最终进入粪便。如果能够从粪便中将这些囊泡与其他成分分离出来，其蛋白成分或许能比目前主要检测血液或DNA片段的粪便检测提供更清晰的结肠健康快照。

从粪便“噪音”中分离信号

粪便是极其难以分析的物质，因为其成分复杂、个体间差异大，并且充满细菌。为克服这些困难，研究团队使用多步离心流程从健康志愿者和结直肠癌患者捐献的样本中分离出粪便细胞外囊泡（简称fEVs）。他们通过多种已建立的囊泡标记蛋白和颗粒尺寸测量对每个分馏进行检测，确认有两个特定分馏含有大部分囊泡。随后将这些纯化分馏合并，并与来自同一受试者的未分馏粪便悬浮液进行比较。

结肠特异性蛋白在囊泡中脱颖而出

研究人员使用灵敏的质谱技术，在所有样本中鉴定出略多于2000种不同的蛋白。重要的是，纯化囊泡中发现的蛋白远多于整体粪便悬浮液，尤其是在癌症患者的样本中。当他们追溯这些蛋白在体内的典型来源时，出现了一个显著的模式：仅在囊泡分馏中检测到的蛋白显著富集于起源于结肠组织的蛋白。相反，仅在散装粪便中出现的蛋白并未表现出这种结肠特异性。这一模式在健康个体和癌症患者中均保持一致，表明fEVs能提供一个专注于结肠壁状态的窗口。

发现有希望的蛋白线索

为了检验fEVs是否有助于诊断结直肠癌，团队将其数据与医学文献中已知在结直肠肿瘤释放的囊泡中发生改变的蛋白进行交叉比对。在155个此类候选蛋白中，粪便囊泡数据中出现了57个，其中42个在健康人与癌症患者之间至少呈两倍差异。四种蛋白——OLFM4、LAMP1、LGALS3BP 和 S100A9——表现得尤为有希望。在后续使用蛋白印迹（western blot）的实验中，这四种蛋白在癌症患者的囊泡中均明显高于健康志愿者。研究者在测试更多健康样本并对每个样本的总囊泡量进行校正后，发现两种蛋白OLFM4和LGALS3BP在癌症组中呈统计学显著增加。

从实验室发现到未来检测

尽管本研究仅涉及少量患者且缺乏诸如肿瘤分期等详细临床信息，但它为未来筛查工作展示了若干重要点。首先，经过精细纯化的粪便囊泡携带比整粪便更多的结肠特异性蛋白，使其成为生物标志物发现的具有吸引力的目标。其次，所鉴定的蛋白，尤其是OLFM4和LGALS3BP，其表现方式与其在非侵入性结直肠癌检测中可能发挥作用的假设一致。需要更大规模的研究，包括早期疾病和进展期息肉的患者，以确认这些标志物的性能。如果成功，分析粪便细胞外囊泡中的蛋白可能作为现有粪便检测的补充，提供一种更灵敏、对用户更友好的方式，在结直肠癌致命化之前进行检测。

引用: Murakami, Y., Sakamaki, N. & Ohiro, Y. Proteomic analysis revealed the potential usefulness of faecal extracellular vesicles in colorectal cancer diagnosis. Sci Rep 16, 4863 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35255-5

关键词: 结直肠癌筛查, 粪便生物标志物, 细胞外囊泡, 蛋白质组学, 早期癌症检测