外泌体研究依然火热！外泌体【生信思路】都有哪些？

近几年来，外泌体研发持续升温，全球科研团队纷纷扎堆此领域，有关外泌体的研究方向的文章陆续发表在在Science、Nature等各大顶级期刊上。

外泌体于1983年首次在体外培养的绵羊红细胞上清液中发现且能被多种细胞分泌。最初，外泌体被认为是细胞成熟过程中调节膜功能而释放的多余膜蛋白，是清除细胞碎片和淘汰细胞表面分子的细胞器。直到后来，科学家们才发现外泌体在细胞之间充当重要的沟通介质，进而影响细胞而至组织的生理活动。

外泌体研究成为国际研究热点，相关研究驶入快车道。据小编统计，Pubmed收录的外泌体研究相关文章数量呈逐年递增态势，一路高歌猛进，呈现暴风增长。2022年截止今日就有1396篇文章发表，数量惊人。

目前，越来越多的人将目光聚集在了外泌体相关的生信分析上，但依然有很多人对外泌体生信分析的套路和方法一知半解。不清楚外泌体和肿瘤的相关性研究有应该从什么方向去入手？以及到底有哪些生信分析可以用在外泌体研究上的？为了帮助大家更快的了解外泌体的研究动态，我们总结近两年跟外泌体相关的生信分析研究文献，希望能给大家带来一些外泌体研究的灵感。

分析流程和内容

案例分享

思路一：基于肿瘤外泌体中的microRNA特征构建预后风险模型分析样本相关生物学行为以及预后相关性

Cancers (Basel). 2021 Aug 24;13(17):4258.

中文题目：肝切除前循环外泌体microRNA特征预测结直肠肝转移的预后和辅助化疗益处

期刊简介：Cancers

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背景

外泌体miRNA与结直肠癌肝转移（CRLM）相关的生物学行为中起关键作用，但是目前用于预测肝切除术后存活率和CRLM辅助化疗益处的外泌体miRNA评分系统的效果并不是很精确。

方法

利用miRNA测序鉴定差异表达的miRNA，利用LASSO模型筛选miRNA构建意图模型。模型的预测性能通过训练、内部验证和外部验证队列中的ROC曲线下面积（AUC）进行评估。

结果

使用miRNA测序和LASSO模型，选择4个miRNA用于模型构建。该模型在预测预后方面表现良好。这4种miRNA靶向信号分子在结直肠癌转移、囊泡相关加工和T细胞激活中都发挥着至关重要的作用。它还与肝转移免疫评分呈负相关。

思路二：以外泌体中衍生的小RNA特征开发唾液外泌体的非侵入性生物标志物，用于肿瘤诊断以及辅助治疗受益的预测

Mol Cancer. 2022 Jan 18;21(1):21.

中文题目：唾液衍生的外泌体小RNA作为食管癌生物标志物预测的特征：一项多中心前瞻性研究

期刊简介：Molecular Cancer

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背景

为了最大限度地提高食管鳞状细胞癌（ESCC）治愈性手术切除的机会，降低术后ESCC的局部复发概率，迫切需要更精确的分层以指导辅助治疗。tRNA衍生的小RNA（tsRNA）以核酸酶依赖性方式产生，以响应癌症中常见的各种压力。本研究专注于富含癌症的tsRNA特征，旨在开发基于唾液外泌体的非侵入性生物标志物。

方法

在一项初步研究中，通过对从ESCC患者（n=3）和健康对照（n=3）获得的唾液外泌体进行RNA测序来鉴定富含癌症的小RNA， 并在发现队列（n=66）中进一步验证。使用新开发的生物标志物特征在两个ESCC高发区（分别为n=320和200）进行了一项多中心前瞻性观察研究。

结果

tsRNA（tRNA-GlyGCC-5）和以前未记录的小RNA在ESCC患者、ESCC组织和ESCC细胞的唾液外泌体中特异性富集。由这些小RNA组成的双特征能够以高灵敏度（90.50%）和特异性（94.20%）将ESCC患者与对照组区分开来。根据预后双特征风险评分（RSP），高RSP患者的总生存期（OS）和无进展生存期（PFS）更短。此外，辅助治疗仅能对高RSP评分的患者发挥显著的改善作用高。

思路三：鉴定血清外泌体（SEs）中的蛋白质，开发新型生物学标志物用于分析肿瘤各种生物学行为

Mol Cell Biochem. 2021 Dec;476(12):4435-4447.

中文题目：用于早期检测口腔鳞状细胞癌的血清外泌体衍生生物标志物

期刊简介：Molecular and Cellular Biochemistry

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背景

血液外泌体有助于调节肿瘤细胞之间的交流，调节它们的行为。本研究旨在对血清外泌体（SEs）进行表征，同时探究口腔鳞状细胞癌（OSCC）的新临床生物标志物。

方法

使用蛋白质组学鉴定OSCC的差异表达蛋白（DEP），然后使用生物信息学进行分析，然后使用ELISA、IHC和RT-PCR进行验证。使用CCK-8和迁移测定法检测SEs对口腔癌细胞的影响。

结果

从12中DEP中选择四种蛋白质作为进一步验证的目标。在诊断OSCC时表现出高灵敏度和特异性的新生物标志物包括C反应蛋白（CRP）、血管性血友病因子（VWF）和富含亮氨酸的α-2-糖蛋白（LRG），且组合的生物标志物优于任何单一蛋白质。CRP、VWF和LRG可作为OSCC潜在生物标志物，且这些SEs能够促进口腔细胞的迁移。

思路四：外泌体中包含的lncRNA介导的ceRNA调控网络对肿瘤诊断和预后的作用

Front Oncol. 2021 Mar 5;11:553594.

中文题目：一种新型血清外泌体衍生的竞争性内源性RNA网络的综合计算机分析，用于构建胶质母细胞瘤的预后模型

期刊简介：Frontiers in Oncology

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背景

肿瘤衍生的外泌体为胶质母细胞瘤（GBM）肿瘤发生、转移和治疗耐药机制提供了新的见解。本研究旨在表征外泌体中衍生的竞争性内源性RNA（ceRNA）网络，用于构建GBM的预后模型。

方法

从GEO和TCGA数据库中获得了长链非编码RNA（lncRNA）、miRNA和mRNA的表达谱，并在GBM中鉴定了差异表达的RNA，以构建ceRNA网络。通过执行lasso和多变量Cox回归分析，确定最佳预后模型为外泌体lncRNA（exo-lncRNA）特征的风险评分模型并结合验证队列加以验证。

结果

共鉴定出45个DElncRNA、6个DEmiRNA和38个DEmRNA，构建了外泌体来源的ceRNA网络。三个最佳预后相关DElncRNA（HOTAIR、SOX21-AS1和STEAP3-AS1），被纳入构建exo-lncRNA特征。基于exo-lncRNA特征的预后列线图可能为个体化生存预测提供直观的方法并促进更好的治疗策略。

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