放疗诱导的外泌体-miR-135b在非小细胞肺癌转移中的机制研究

Exploring the mechanisms of metastasis induced by radiation could enhance the effects of radiotherapy in NSCLC. In the previous study, we found that exo-miR-135b characteristically expressed and secreted by hypoxic cells which is induced by radiation. Exo-miR-135b could transfer to HMVEC cells and promote the formation of angiogenesis. The potential mechanism is activating MAPK pathway by targeting PAQR3. Here, we aim to explore the mechanism of exo-miR-135b induced by radiation modulates the angiogenesis and increases the metastasis. To solve the following problems: firstly, investigate the activity of HIF-1α and expression of exo-miR-135b after radiotherapy in NSCLC. Furthermore, HIF-1α signaling pathway could regulate miR-135b expression by binding to the promoter region. In addition, exo-miR-135b secreted from radiation-induced hypoxic cells increases the angiogenesis and lead to metastasis of NSCLC cells in vitro and vivo. Finally, validate the mechanism of exo-miR-135b in HMVEC cells could regulate MAPK pathway by directly targeting PAQR3. Taken together, this subject research will supply therapeutic potential of radiotherapy in NSCLC and provide an importantly experimental groundwork for the development of new drugs in the prevention of metastasis after radiotherapy.

探索非小细胞肺癌放疗后转移能力增强的机制，揭示放疗后肿瘤恶性表型的改变是当前研究的新方向。前期结果发现，放疗诱导乏氧信号通路HIF-1α活化，致使外泌体-miR-135b释放增多，影响微血管内皮细胞的小管形成能力。其可能机制是：靶向下调PAQR3的表达，激活MAPK信号通路。基于此，本课题提出研究假说：放疗使肺癌乏氧加剧，诱导外泌体-miR-135b释放增多，促进肿瘤发生远处转移。拟解决以下问题：验证非小细胞肺癌放疗后乏氧信号通路激活、外泌体-miR-135b释放增多以及远处转移之间的关系；研究外泌体-miR-135b对血管内皮细胞生物学行为的影响。裸鼠原位肺癌模型证实外泌体-miR-135b促进血管生成，影响肺癌的远处转移。探索外泌体-miR-135b参与血管生成的分子生物学机制。本课题将目前的几个前沿领域紧密结合，为肺癌放疗后转移机制的研究和基因治疗的优化策略提供了理论依据

许多研究表明放疗可能促进肿瘤侵袭和转移，其主要作用机制为放疗过程中电离辐射可以同时刺激细胞多个信号传导通路，改变血管内皮生长因子等多种促血管生成因子在残存肿瘤细胞和宿主细胞的表达，促使肿瘤新生血管形成。肿瘤细胞放疗后可释放包含多种活性的外泌体，改变肿瘤微环境，影响肿瘤的增殖、侵袭、免疫、血管生成等多方面改变。外泌体-miRNAs可影响肿瘤微环境，并参与肿瘤的发展和转移。因此，探讨外泌体的功能及其与肿瘤之间的关系，既可以为肿瘤的治疗提供新方向，又对于改善非小细胞肺癌患者的预后具有非常重要意义。本项目着重研究放疗使肺癌乏氧加剧，诱导外泌体-miR-135b释放增多，促进肿瘤发生远处转移，揭示放疗诱导乏氧信号通路HIF-1α活化，致使外泌体-miR-135b释放增多，影响微血管内皮细胞的小管形成能力，并证实相关分子作用机制是：靶向下调PAQR3的表达，激活MAPK信号通路。本课题明确了放疗致肿瘤细胞乏氧加剧，以及HIF-1α对miR-135b的转录调控作用；证实Exo-miR-135b在非小细胞肺癌放疗后远处转移中的作用；探索Exo-miR-135b对血管内皮细胞生物学行为以及肿瘤血管生成的影响，为探索和开发非小细胞肺癌基因治疗联合放疗的最优化策略提供理论依据；揭示Exo-miR-135b与肿瘤微环境之间的异常调节和血管生成的分子机制，达到针对肿瘤细胞的可塑性和内环境治疗肿瘤的目的。外泌体是继细胞因子之后肿瘤微环境研究中的又一个研究热点，肿瘤细胞来源的外泌体由于其自身的特性和功能特点，在肿瘤细胞与肿瘤微环境的交流中充当信息载体，是目前肿瘤研究领域的热点问题。血管生成是许多侵袭性肿瘤发生转移的共同特征，也是预后不良的一个可靠指标，研究两者之间的调控机制，将会达到针对肿瘤细胞的可塑性和内环境治疗肿瘤的目的，为探讨更加有效的肿瘤治疗手段提供线索。