乳腺癌细胞外泌体miR-222调控肿瘤微环境巨噬细胞pten诱导促转移的机制研究

Distant metastasis is the main cause of death among breast cancer patients. It has been reported that about 20%-30% of breast patients developed distant metastasis upon initial diagnosis and treatment. Investigation of the mechanisms underlying lung metastasis and exploration for new prevention and therapeutics has been highlighted in cancer research. Our preliminary data showed that exosomes from drug-resistant breast cancer cells could shuttle miR-222 to alter gene expressions in recipient cells. Based on the previous reports, we propose that drug-resistant breast-derived exosomes could deliver miR-222 to regulate pten expression in macrophages, thereby inducing tumor-associated macrophages polarization and pro-metastasis microenvironment. To verify the hypothesis, we plan to characterize such transmission process and elucidate the molecular mechanism and signaling pathway by multiple aspects of experimental analysis. We also intend to investigate the formation of pro-metastasis niche by in vitro and in vivo studies. The success of our research will uncover a novel mechanism of pro-metastasis microenvironment and provide a new therapeutic approach for the clinical treatment of breast cancer.

远处转移是造成乳腺癌患者死亡的重要原因，有资料显示约20-30%的乳腺癌患者在初诊和治疗时就已发生远处转移，因此探索乳腺癌肺转移机制并籍此寻找预防或延缓远处转移的治疗策略，一直是肿瘤研究领域亟待突破的难题，也是提高患者生存期和生活质量的重要途径。我们前期研究发现耐药乳腺癌细胞可以通过外泌体转运miR-222至受体敏感细胞并发挥生理学效应。结合文献报道，我们提出：耐药乳腺癌细胞外泌体通过转运miR-222，靶向作用于巨噬细胞内pten基因，诱导巨噬细胞向肿瘤相关巨噬细胞分化，导致促转移微环境形成。为证明这一假设，我们将通过系统分析外泌体介导的miR-222传递在调节肿瘤相关巨噬细胞分化的过程及特征，探讨其传递的分子机制及信号通路；同时，还将通过体内外实验验证促转移微环境的形成。本研究的成功将阐明一种全新的促转移微环境产生机制，并为乳腺癌肺转移的临床治疗提供一个新的策略。

外泌体介导的胞间通讯现象在肿瘤微环境中是普遍存在的，能够有效地将恶性肿瘤细胞的生物学行为传递至受体基质细胞；然而外泌体参与调控微环境中巨噬细胞的具体机制还未完全阐明。在本研究中，我们观察到阿霉素耐药的乳腺癌细胞及其外泌体与巨噬细胞共孵育后，能够诱导其分化为M2型巨噬细胞，而后者能进一步促进乳腺癌细胞的增殖、迁移和侵袭。既往研究表明外泌体能够传递微小RNA至受体细胞影响其生物学功能，我们的实验数据也证实miR-222在阿霉素耐药乳腺癌细胞的外泌体中富集，并且miR-222可经由外泌体转移至受体巨噬细胞。我们从化疗耐药乳腺癌患者的血浆及组织样本中提取外泌体，发现miR-222显著高表达。此外，我们研究证实来自耐药乳腺癌细胞外泌体中的miR-222通过靶向巨噬细胞内的PTEN基因，激活Akt信号通路，从而诱导巨噬细胞分化为M2型巨噬细胞，而后者能反馈性的促进乳腺癌细胞的增殖、迁移和侵袭。我们还建立了小鼠乳腺癌实体瘤模型，发现巨噬细胞过表达miR-222或者经过耐药乳腺癌外泌体刺激后，再与耐药乳腺癌细胞混合注射至小鼠皮下，能够促进肿瘤生长。因此，本研究的数据表明：耐药乳腺癌细胞通过传递外泌体miR-222，靶向巨噬细胞内的PTEN并激活Akt信号通路诱导巨噬细胞M2型极化，从而重塑肿瘤微环境中巨噬细胞表型。这些发现或许能为通过制定针对外泌体或miR-222治疗乳腺癌提供全新的方向。