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《Science》:血小板是循环肿瘤DNA和胎儿DNA的生物传感器

更新时间:2025-08-31   点击次数:31次

2025年8月14日,牛津大学Bethan Psaila、Benjamin Schuster-B?ckler通讯在《Science》发表题为“Platelets sequester extracellular DNA, capturing tumor-derived and free fetal DNA"的论文。研究者们发现,主要起到凝血作用的血小板,竟会擅自“截留"循环中的游离DNA(cfDNA),这意味着既往主要从血浆中“取材"的液体活检,其实错过了非常多的检材。 研究者发现,血小板释放cfDNA与血小板激活高度相关,如阿司匹林和BTK抑制剂伊布替尼可阻断血小板激活,增加血小板内cfDNA含量。

传统上被认为无核的血小板,如今被证实可作为细胞外DNA的动态储存库,包括肿瘤来源和胎儿遗传物质。这一发现挑战了长期以来认为血小板不含DNA的假设,揭示了其在捕获循环核酸中未被认识的作用。论文发现,血小板通过多种机制主动内化游离DNA(cfDNA),为液体活检应用和cfDNA稳态研究提供了新视角。


血小板携带片段化基因组DNA

通过高分辨率成像和流式细胞术,研究证实血小板含有片段化DNA,尽管其无核特性。约8%的循环血小板对DNA特异性染料呈强阳性,DNA定位于膜结合囊泡而非线粒体或颗粒中。全基因组测序显示,血小板DNA(pDNA)的核小体片段化模式与血浆cfDNA一致,提示其均来源于凋亡细胞。甲基化分析进一步表明,pDNA的细胞组成与cfDNA相似,主要来自白细胞、巨核细胞和少量肝细胞。

关键实验在于检测携带男性胎儿的孕妇血小板中Y染色体片段。荧光原位杂交和微滴式数字PCR证实母体血小板中存在胎儿DNA,而同一样本中的白细胞和红细胞检测为阴性。这一发现直接证明血小板在循环过程中可从巨核细胞释放后获取DNA。


血小板调节血浆cfDNA水平

研究提出,血小板通过清除cfDNA限制其在血浆中的免疫刺激潜能。在免疫性血小板减少性紫癜(ITP)小鼠模型中,血小板耗竭导致血浆cfDNA显著升高。同样,严重血小板减少的ITP患者比血小板计数正常者cfDNA浓度更高。这些观察结果提示,血小板在清除cfDNA中发挥生理作用,可能调节炎症反应。

从机制上讲,血小板通过两种途径内化DNA:摄取凋亡细胞释放的DNA负载EVs,以及直接吞噬无膜DNA片段。抑制内吞作用关键蛋白dynamin可减少EV摄取,但增加血小板内游离DNA的保留。相反,血小板活化会触发DNA释放,而阿司匹林和依鲁替尼等抑制剂可抑制这一过程。这些发现揭示了血小板DNA运输的动态特性及其对药物调控的敏感性。


肿瘤检测的临床意义

研究表明,血小板可在不同癌症阶段(包括晚期恶性肿瘤和癌前病变)捕获肿瘤DNA。体外共培养实验显示,血小板可快速从癌细胞系中获取突变等位基因(如KRASG12D、BRAFV600E、PIK3CAH1047R)。值得注意的是,在无蒂锯齿状病变(SSLs)患者血小板中检测到肿瘤DNA,提示其在早期癌症筛查中的潜在价值。

结直肠癌和胰腺癌小鼠模型进一步验证了这些发现。在局部或转移性肿瘤小鼠中,半数以上个体的pDNA中突变型KRASG12D丰度高于匹配的血浆cfDNA。同样,在SSL患者中,部分个体的血小板BRAFV600E突变水平高于血浆,凸显了血小板作为肿瘤DNA补充来源的潜力。


研究结论

该研究重新定义了血小板在核酸稳态中的作用,表明其能够捕获并?;fDNA免于降解。由于其丰度高且易于获取,血小板有望成为液体活检的理想靶点,尤其在肿瘤负荷较低、血浆cfDNA含量有限的情况下。未来研究应探索血小板来源DNA在活化后的去向及其在细胞间通讯或免疫调节中的潜在功能。


血小板清除方法

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