我們的身體中每天都有細胞新生,也會有細胞死亡。當細胞死亡、破裂之后,內部的一些遺傳物質會進入血液,其中包括許多DNA片段。這些游離的DNA可能引發炎癥或免疫反應,但也可能成為一類健康提示信號。
對于癌細胞,它們死亡后釋放到血液中的循環腫瘤DNA(ctDNA)片段就被視作有潛力預測、診斷癌癥的指標——抽取一點血液,就能分析個體的癌癥發生、發展風險。不過想要實現這一想法,還有一項關鍵挑戰需要解決:血液樣本中游離的DNA本來就少,而ctDNA的比例更低,尤其是在腫瘤較小或位置不明的情況下,要有效捕捉到這種微弱的信號十分困難。如果開發出游離DNA的收集器,或許可以大幅提升檢測效率。
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圖片來源:123RF
如今,牛津大學團隊在一項發表于《科學》的研究中發現,這種“收集器”不僅存在,并且就來自血液內部。血小板是血液中僅次于紅細胞的第二大細胞類型,主要功能是止血和修復血管。血小板的特殊之處在于其沒有細胞核,而新研究在分析后發現部分血小板內部含有比預期更多的DNA片段。這些DNA并非血小板微量的線粒體DNA,而是它們從循環系統吸收獲取的。
這種能力預示著血小板可以吸收包括ctDNA在內的多樣DNA片段,用于分析癌細胞的存在。更令人驚訝的是,常用藥物阿司匹林在這一過程中展現出獨特的調控作用,可以助力血小板富集DNA,為臨床診斷和治療帶來了創新潛力。
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研究中,作者對全外周血、血漿和血小板等多種樣本進行了全面分析。他們發現血小板的DNA中不僅存在DNA雙鏈信號,并且還包含細胞核DNA才有的區域。另外,作者在實驗小鼠中嘗試去除了血小板,結果血漿中的游離DNA水平明顯提升。這些結果都表明,血小板擁有捕獲血液中DNA片段的能力。
進一步的分析顯示,血小板存在多種DNA捕獲機制。細胞凋亡或受損時,會釋放大量攜帶DNA的細胞外囊泡(EVs)。血小板通過其表面受體識別這些囊泡,并借助動力蛋白(Dynamin)介導的內吞作用將其攝入。實驗顯示,血小板對凋亡細胞來源的EVs攝取效率顯著高于健康細胞,且DNA片段可穩定儲存在血小板內部的膜結合囊泡中。
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▲研究示意圖(圖片來源:參考資料[1])
除了囊泡包裹的DNA,血小板還能直接捕獲裸露的DNA片段。研究人員將人工合成的不同長度DNA(128~657堿基對)與血小板共培養,發現血小板對所有測試片段均有攝取能力。
這種強力富集能力,在癌癥早篩中具備巨大應用潛力。傳統液體活檢依賴血小板去除后的血漿游離DNA,這種收集能力效率較低并且會遺漏含有腫瘤突變的DNA片段。由于血小板能更好地將DNA保留在細胞內部,極大地保證了DNA的檢測可能性。研究在腫瘤模型小鼠、癌前病變患者樣本中發現,血小板DNA的腫瘤突變檢出量高于血漿游離DNA。
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▲血小板通過捕獲吸收EV獲得DNA(圖片來源:參考資料[1])
除了依賴天然的血小板能力,研究者發現阿司匹林作為一種經典抗血小板藥物,還能進一步提升血小板的DNA收集水平。機制上,阿司匹林通過抑制血小板活化,顯著減少DNA的釋放,使得更多DNA保留在血小板內部。實驗顯示,阿司匹林處理后的血小板DNA含量比未處理組高出40%。在結直腸癌小鼠模型中,阿司匹林處理后的小鼠,血小板內腫瘤突變檢出率更高。阿司匹林與BTK抑制劑(如伊布替尼)聯合使用,還可以協同增強血小板的DNA保留效果。
研究者指出,過去通常認為血小板主要參與凝血功能,但新研究意外發現它具有很強的DNA吸收作用。這種吸收方式可以保證內部的DNA避免降解,有望成為癌癥篩查以及其他基因突變相關檢測的理想生物標志物。
參考資料:
[1] Platelets sequester extracellular DNA, capturing tumor-derived and free fetal DNA. Science (2025). DOI: 10.1126/science.adp3971
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