全球癌症病例數不斷攀升，據世界衛生組織（WHO）統計，2023 年新增癌症病例超 2000 萬。前列腺癌、乳腺癌、神經膠質瘤分別位居男性、女性及神經系統腫瘤發病率之首。傳統組織活檢因侵入性和時空侷限性，難以滿足轉移性癌症動態監測需求。液體活檢技術憑藉無創、可重複優勢成為研究熱點，但現有技術對迴圈腫瘤 DNA（ctDNA）檢測靈敏度在早期癌症僅 50%-70%，且無法反映腫瘤微環境動態變化。
細胞外囊泡（EVs）尤其是直徑超 1 微米的大型原癌小體（LOs），因其富含蛋白質、RNA 和 DNA，被視為癌症診斷的“分子集裝箱”。研究顯示，晚期前列腺癌患者血液中 LOs 數量是健康人的 30 倍，與轉移灶負荷呈正相關。但因 LOs 在傳統超速離心流程中易被丟棄，其分子特徵與臨床價值長期未被闡明。
近日，西達賽奈醫學中心等機構的科學家在《Cell Reports Medicine》發表題為“Extracellular vesicle heterogeneity through the lens of multiomics” 的研究，運用多組學技術首次系統揭示 LOs 作為跨癌種液體活檢標誌物的潛力。
研究人員最佳化分離流程，發現 LOs 主要富集在低速離心（2,800g）組分而非傳統的中速（10,000g）組分。透過比較前列腺癌（PC3）、膠質瘤（U87）、乳腺癌（MDA-MB-231）細胞系 EVs，並結合 20 例轉移性前列腺癌患者血漿樣本，首次構建 LOs 蛋白質 – 轉錄組聯合圖譜。
研究取得多項突破：一是建立 LOs 特異性分離方案，使回收率提升 3 倍；二是證實 LOs 富含線粒體成分，可作為能量代謝異常 “分子哨兵”；三是發現 LOs 表面蛋白與激素治療耐藥顯著相關。
具體而言，物理分離階段，透過差速離心結合碘克沙醇密度梯度純化分離 LOs 與小型 EVs（S-EVs），電鏡證實 2.8K 組分囊泡直徑（1.5-10μm）顯著大於 100K 組分（<200nm）。蛋白組學分析採用 SWATH-MS，在患者血漿 LOs 中鑑定出 2,933 種蛋白質，其中 56.6% 為跨癌種共有標誌物。轉錄組學分析利用單囊泡 RNA 測序揭示 LOs 特異性富集線粒體轉錄本（如 MT-CO1），含量是 S-EVs 的 8 倍。臨床驗證透過前列腺癌轉錄組圖譜（PCTA）資料庫發現，TOMM40、ATP5B 等 7 種 LOs 標誌物在轉移性去勢抵抗性前列腺癌（mCRPC）中表達量較侷限性癌提升 4.2 倍。
此外，線粒體蛋白（HSPD1、HSPA5）和ER蛋白（RPN2）在 LOs 中富集度達 S-EVs 的 15 倍，質膜蛋白（CD9、ITGB1）則主要存在於S-EVs。血漿 LOs 中檢測到的 39 種表面蛋白（如 CD44、CD9）與激素治療耐藥顯著相關（p<0.01），CD44 高表達患者無進展生存期縮短 67%。相較於全血漿檢測，LOs 富集使癌症相關蛋白檢出率提升 51.2%，信噪比提高 8 倍。動物模型證實，抑制 LOs 關鍵酶 DDHD2 能顯著延緩腫瘤轉移（p=0.003）。
該研究打破細胞外囊泡越小越有價值的傳統認知，彰顯 LOs 作為 “分子集裝箱” 的三重價值：為代謝異常腫瘤提供新型生物標誌物、為稀有細胞外囊泡亞群分析建立新正規化、動態監測耐藥演變，其中 CD44/ATP5B 組合預測 mCRPC 的 AUC 達 0.89。未來，研究人員將探索 LOs 細胞來源機制及其與 CTC 協同診斷價值，基於表面標誌物的免疫捕獲技術有望使 LOs 檢測成為臨床常規專案。
參考文獻：
Taylon F. Silva，Elizabeth Hutchins，Wenyan Zhao, et al. Extracellular vesicle heterogeneity through the lens of multiomics, Cell Reports Medicine (2025). DOI:10.1016/j.xcrm.2025.102161
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