《Nature Communications》：Peripheral positioning of lysosomes supports melanoma aggressiveness
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在肿瘤研究领域，为探究溶酶体功能、位置与黑色素瘤转移的关系，研究人员开展了溶酶体亚细胞分布的研究。结果发现，溶酶体扩散与黑色素瘤侵袭性相关，且其定位可调控细胞侵袭。这一成果为黑色素瘤诊断和治疗提供了新方向。
在肿瘤的世界里，癌细胞就像一群狡猾的 “侵略者”，不断寻找机会突破防线，肆意扩散，而黑色素瘤则是其中相当 “凶狠” 的角色。黑色素瘤患者的 5 年生存率与癌症分期呈强烈负相关，早期检测对患者生存至关重要。肿瘤转移是导致大多数癌症患者死亡的 “罪魁祸首”，在黑色素瘤的发展过程中，癌细胞要经历多个阶段，从表皮的径向生长阶段（RGP），到垂直生长阶段（VGP），再到通过血管和淋巴系统转移到其他器官。在这个过程中，癌细胞需要降解细胞外基质（ECM）来实现迁移和扩散，而这背后的机制却一直迷雾重重。
此前研究虽发现溶酶体在细胞迁移中发挥作用，但其在侵袭性细胞中的调控机制以及对疾病进展的影响尚不明确，溶酶体的位置变化在体内的功能意义也不清楚。为了揭开这些谜团，来自法国斯特拉斯堡肿瘤生物力学等多个研究机构的研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《Nature Communications》上。
研究人员为开展此项研究，用到了多种关键技术方法。他们收集了患者来源的黑色素瘤细胞以及患者活检样本进行分析；运用 RNA 测序（RNAseq）技术探究不同侵袭性细胞系的转录谱；通过免疫荧光技术观察溶酶体的定位；利用小鼠和斑马鱼动物模型，在体内研究溶酶体定位对黑色素瘤侵袭性的影响。
下面来看具体的研究结果：
- 黑色素瘤侵袭性与溶酶体扩散相关：研究人员首先对不同阶段的患者来源黑色素瘤细胞进行研究，通过胶原侵袭试验和明胶降解试验，发现细胞的侵袭能力与明胶降解能力相关。进一步的 RNAseq 和基因本体分析显示，转移性细胞（如 WM983B）相较于 RGP 细胞（如 WM1552c、WM1862），在转录水平上，与肌动蛋白细胞骨架和细胞迁移相关的基因表达增加，而与溶酶体途径和代谢相关的基因表达减少。通过对细胞中溶酶体的定位进行研究，发现转移性细胞中溶酶体更多地分布在细胞外周，而 RGP 细胞中溶酶体多集中在细胞核周围。在对 331 例原发性和 / 或转移性黑色素瘤患者的测序数据分析中，发现与溶酶体顺向运输相关的基因 KIF1B 和 KIF5B 在转移性黑色素瘤样本中表达增加，这表明它们可能与溶酶体定位和黑色素瘤进展有关。
- 患者转移性黑色素瘤中溶酶体重新定位到细胞外周：研究人员对健康皮肤、良性痣、原发性黑色素瘤和黑色素瘤皮肤转移的活检样本进行分析，发现健康和良性组织中的 Sox10 阳性黑色素细胞的溶酶体多呈核周聚集，而黑色素瘤皮肤转移细胞的溶酶体则显著定位在细胞外周。原发性黑色素瘤中溶酶体的扩散程度相较于转移性黑色素瘤较低，这表明外周溶酶体可能是黑色素瘤转移的潜在预后标志物。此外，良性痣样本中溶酶体定位存在异质性，且远离表皮的细胞中具有外周溶酶体的比例增加，这暗示着更复杂的机制可能在刺激溶酶体定位变化和促进肿瘤发生中起作用。
- 迫使转移性黑色素瘤细胞中溶酶体核周聚集的影响：为了研究溶酶体重新定位对黑色素瘤转移的影响，研究人员利用基于 Rapalog 的化学遗传学策略，使 WM983A 和 WM983B 细胞系中的溶酶体发生核周聚集。结果显示，这种聚集不会影响溶酶体的货物递送和分解代谢活性，也不会影响 mTORC1 信号通路。
- 外周溶酶体促进分泌和基质降解：研究人员分析了溶酶体定位改变对细胞分泌组的影响，发现当溶酶体聚集在细胞核附近时，细胞分泌的总蛋白酶含量下降，包括组织蛋白酶和多种金属蛋白酶等。通过 TIRF 显微镜成像发现，核周聚集的溶酶体显著减少了 VAMP7 的分泌事件数量，这表明核周聚集的溶酶体损害了转移性黑色素瘤细胞的溶酶体胞吐作用。此外，研究还发现核周溶酶体聚集会损害 ECM 降解机制，降低原发性肿瘤（WM983A）和转移性细胞（WM983B）的明胶降解面积和频率，从而降低黑色素瘤细胞的侵袭潜力。
- 迫使溶酶体聚集损害黑色素瘤细胞的侵袭潜力：研究人员通过在裸鼠耳部皮下移植荧光标记的黑色素瘤细胞，以及在斑马鱼胚胎中进行静脉注射黑色素瘤细胞的实验，发现具有外周溶酶体的黑色素瘤细胞在体内的侵袭和转移能力更强，而迫使溶酶体核周聚集则会显著损害黑色素瘤细胞的侵袭潜力。
研究结论和讨论部分指出，本研究直接证明了细胞内溶酶体的位置紧密控制着基质降解酶的靶向分泌，进而促进黑色素瘤细胞的侵袭和转移进展。虽然研究未检测到溶酶体核周聚集对溶酶体降解能力的影响，但它可能通过介导营养感知或化疗耐药性来影响肿瘤进展。此外，探测人类肿瘤中溶酶体的空间分布和形态可作为肿瘤进展的指标，溶酶体的外周分布可作为黑色素瘤转移扩散的指标，有助于完善恶性和非恶性皮肤病变的分类标准，为早期检测具有转移潜力的病变提供帮助。同时，该研究也为以细胞器定位为中心的药物发现开辟了新的研究领域，有望开发出更有效的治疗黑色素瘤的方法。
