8月27日,同濟大學向作林教授團隊在期刊《Cell Death&Disease》上發(fā)表了研究論文,題為“Circ-0044539 promotes lymph node metastasis of hepatocellular carcinoma through exosomal-miR-29a-3p”,本研究中,研究人員通過微陣列分析和生物信息學分析,確定circ-0044539-miR-29a-3p-VEGFA軸是HCC淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移進展的潛在關(guān)鍵因素。在肝癌細胞和裸鼠中,circ-0044539表達下調(diào)或miR-29a-3p表達上調(diào)與腫瘤體積小、PI3K-AKT-mTOR通路失活、關(guān)鍵淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移因子(HIF-1α和CXCR4)表達下調(diào)相關(guān)。此外,circ-0044539還負責外泌體miR-29a-3p的分泌。外泌體miR-29a-3p可遷移至淋巴結(jié)并下調(diào)多形核髓源性抑制細胞(PMN-MDSCs)中高遷移率族轉(zhuǎn)錄因子1 (Hbp1)的表達,誘導形成適合腫瘤定植的微環(huán)境。綜上所述,circ-0044539通過外泌體促進HCC細胞的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移能力,并在淋巴結(jié)中誘導免疫抑制環(huán)境,突出了其作為HCC淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和HCC免疫治療靶點的潛力。
背景知識
肝細胞癌(HCC)是最常見的原發(fā)性肝臟腫瘤,全球發(fā)病率高,在癌癥相關(guān)死亡率方面排名第二,僅次于胰腺癌。淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移是HCC最常見的肝外轉(zhuǎn)移類型之一,極大地影響了HCC患者的生存和生活質(zhì)量。盡管HCC的診斷和治療取得了顯著的進步,但由于患者癥狀較輕,難以發(fā)現(xiàn)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。此外,肝癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的特異性生物標志物和潛在機制仍不清楚。因此,迫切需要全面闡明參與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的分子機制,以完善HCC患者的干預和診斷策略。
環(huán)狀RNA(Circular RNAs, circRNAs)由于其獨特的環(huán)狀結(jié)構(gòu),表現(xiàn)出高度的保守性和穩(wěn)定性,使其成為血清中潛在的分子生物標志物。circRNAs被發(fā)現(xiàn)與HCC發(fā)病的多種機制相關(guān),包括免疫抑制環(huán)境的形成、血管生成、基質(zhì)重塑、缺氧、細胞外囊泡的釋放和放化療抵抗。circRNAs作為無創(chuàng)生物標志物的巨大潛力及其在靶向治療中的臨床價值已受到廣泛關(guān)注。然而,circRNAs在HCC淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移中的具體作用尚不清楚。本研究旨在驗證circ-0044539在HCC中的生物學作用,探討其參與HCC淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移過程的分子機制,為開發(fā)HCC淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者的新型臨床診斷標志物和治療靶點提供理論支持。
髓源性抑制細胞(myeloid -derived suppressor cells, MDSCs)是在骨髓中產(chǎn)生的一群異質(zhì)性髓系細胞。在荷瘤宿主中,MDSCs向外周淋巴器官和腫瘤遷移,促進局部免疫抑制微環(huán)境的形成。不同腫瘤組織和器官中MDSCs的表型存在顯著差異,這表明MDSCs的分化和聚集可能是腫瘤細胞依賴的。這表明血液和免疫器官(如淋巴結(jié))中的MDSCs可能受到癌細胞的調(diào)控。雖然MDSCs在LN和HCC組織中的抑制作用已被證實,但在HCC到來之前,MDSCs與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移前微環(huán)境的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)仍未被探索。
Circ-0044539在體外促進肝癌細胞的增殖、遷移和侵襲
Circ-0044539在高侵襲轉(zhuǎn)移潛能的MHCC97H、HCCLM3、HCCLM6細胞株中的表達水平高于低侵襲轉(zhuǎn)移潛能的MHCC97L細胞株。與正常肝細胞L02細胞株相比,這些肝癌細胞株的circ-0044539表達水平較高。此外,circ-0044539表現(xiàn)出對RNase R處理的抗性,而COL1A1的線性亞型則沒有。其穩(wěn)定性也高于COL1A1 mRNA。過表達circ-0044539后,細胞增殖、遷移和侵襲能力顯著增強,而抑制circ-0044539后,細胞增殖、遷移和侵襲能力顯著降低。這些發(fā)現(xiàn)說明了circ-0044539在肝癌細胞中的致癌作用。
MiR-29a-3p在體外抑制肝癌的惡性行為,逆轉(zhuǎn)circ-0044539誘導的促腫瘤作用
為了驗證假設(shè),研究人員構(gòu)建了miR-29a-3p敲低和過表達細胞系,盡管miR-29a-3p的上調(diào)或下調(diào),但circ-0044539的表達沒有受到影響。miR-29a-3p有效地抑制了細胞的生長活性,顯著降低了HCC細胞的遷移和侵襲能力。miR-29a-3p的下調(diào)激活了PI3K-Akt-mTOR信號通路,并增加了HIF-1α和CXCR4的蛋白表達水平。此外,VEGFA可以減輕由miR-29a-3p介導的這些效應(yīng)。
雙熒光素酶報告基因?qū)嶒炞C實circ-0044539與miR-29a-3p存在直接相互作用。為了進一步研究circ-0044539-miR-29a-3p軸在HCC進展中的作用,研究人員進行了挽救實驗。此外,研究人員發(fā)現(xiàn)circ-0044539可能與培養(yǎng)條件、細胞密度和細胞倍增時間相關(guān),影響肝癌細胞系中miR-29a-3p的表達水平。挽救實驗結(jié)果顯示,過表達circ-0044539對細胞增殖、遷移和侵襲能力的促進作用可被miR-29a-3p逆轉(zhuǎn);敲低circ-0044539介導的抑制作用可被抑制miR-29a-3p逆轉(zhuǎn)。如圖1G所示,circ-0044539增加了PI3K-Akt-mTOR信號通路的磷酸化水平,增加了HIF-1α和CXCR4的蛋白表達,這些作用被miR-29a-3p逆轉(zhuǎn)。綜上所述,這些結(jié)果表明miR-29a-3p表現(xiàn)出抗癌作用,并通過直接結(jié)合circ-0044539在HCC中部分介導了其致癌功能。
圖1:Circ-0044539在體外通過miR-29a-3p調(diào)控肝癌細胞的增殖、遷移和侵襲能力
血清circ-0044539和血漿外泌體miR-29a-3p是HCC淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的特異性生物標志物
研究人員評估了124例HCC患者的血清circ-0044539濃度,發(fā)現(xiàn)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組血清circ-0044539顯著高于淋巴結(jié)非轉(zhuǎn)移組。此外,研究人員發(fā)現(xiàn)血漿外泌體中miR-29a-3p的水平在有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的HCC患者中顯著升高。循環(huán)circ-0044539和外泌體miR-29a-3p可能是診斷HCC淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的潛在生物標志物。
研究小結(jié)
總之,本研究表明,circ-0044539可以影響HCC細胞和LN微環(huán)境,從而促進HCC的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。Circ-0044539通過miR-29a-3p增強肝癌細胞的增殖、遷移和侵襲能力。在HCC細胞中,circ-0044539通過hif -1α依賴通路上調(diào)CXCR4的表達并促進富含miR-29a-3p的細胞外泌體的釋放。這些外泌體影響PMN-MDSCs中Hbp-1的表達,從而增強PMN-MDSCs的免疫抑制功能。體內(nèi)實驗明確表明,高表達circ-0044539的肝癌細胞來源的外泌體靶向淋巴結(jié),形成促進肝癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的轉(zhuǎn)移前淋巴結(jié)微環(huán)境。本研究發(fā)現(xiàn)circ-0044539在組織和血清中的表達可能是HCC淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的潛在生物標志物。這些結(jié)果表明,原發(fā)性肝癌細胞通過獲得較高的circ-0044539表達水平,不僅獲得了選擇性的生存優(yōu)勢,還具有向特定器官遷移的傾向:淋巴結(jié),這可能導致遠處擴散和免疫抑制。
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