肿瘤细胞源性外泌体通过miR-425-5p调控肿瘤微环境中CAFs的活化促进乳腺癌侵袭转移的机制研究

Recurrence and metastasis are the main causes of death in breast cancer. The tumor microenvironment(TME) is the key factor affecting invasion and metastasis, exosome-loaded miRNAs can mediate the communication between cancer cells and stromal cells in TME. Our previous studies have found that tumor-derived exosomes can activate tumor-associated fibroblasts (CAFs) in TME and promote the release of cytokines, CAFs are the most important stromal cells in TME and play an important role in invasion and metastasis. NanoString nCounter microRNA assay and bioinformatics prediction suggest that exosomes miR-425-5p derived from breast cancer cells can regulate TGFβ1 pathway. Therefore, we hypothesize that exosomes miR-425-5p derived from breast cancer cells can induce the activation of CAFs and release of cytokines in TME through regulating TGFβ1 pathway, and eventually promote the invasion and metastasis of breast cancer. In this project, we aim to elucidate the mechanism of exosomes miR-425-5p derived from breast cancer cells on activation of CAFs and the invasion and metastasis of breast cancer through three levels of clinical patients-cell line-animal model. It will provide a theoretical basis for revealing the molecular mechanism of invasion and metastasis of breast cancer and is expected to provide new ideas for predicting and improving the prognosis of breast cancer, from the new perspective of exosomes.

复发和转移是乳腺癌的主要死亡原因，肿瘤微环境是影响侵袭转移的关键因素，在微环境中，外泌体负载miRNAs可介导肿瘤细胞与基质细胞的信息交流。前期研究发现乳腺癌细胞源性外泌体可活化微环境中的肿瘤相关成纤维细胞（CAFs）并促进细胞因子的释放，CAFs是肿瘤微环境中最主要的基质细胞，在肿瘤的侵袭转移中发挥重要作用。NanoString测序和生物信息学预测提示，乳腺癌细胞的外泌体负载miR-425-5p可调控TGFβ1通路。由此我们提出：乳腺癌细胞源性外泌体miR-425-5p可通过调控TGFβ1通路，诱导微环境中CAFs的活化及细胞因子的释放，促进乳腺癌侵袭转移。本课题将从患者-细胞系-动物模型三个层次阐明乳腺癌细胞外泌体miR-425-5p活化CAFs的分子机制及其对乳腺癌侵袭转移的影响，从外泌体这个新视角，为揭示乳腺癌侵袭转移的分子机制提供理论依据，并有望为预测和改善乳腺癌预后提供新思路。

近年来，恶性肿瘤的发病率呈上升趋势，中国恶性肿瘤的年发病率和死亡率居世界第一。1975年以后，乳腺癌的发病率以每年2%的速度上升，已成为女性最常见的恶性疾病。目前，乳腺癌的治疗方式趋于多样化，每种治疗都应规范、完整。本身癌症便是一个多因素和多步骤的过程，其内部受肿瘤细胞的遗传和表观遗传组成的影响，外部受宿主微环境和免疫系统的影响。乳腺癌是一种细胞过度增殖并失去细胞周期控制的疾病，由于这一特点导致其恶性程度高，易转移，治疗效果差，因此需要寻找新的治疗靶点。研究发现细胞微环境与肿瘤细胞之间的相互作用是肿瘤发生发展的关键。肿瘤组织内部和周围发现的所有成纤维细胞都被称为癌相关成纤维细胞（CAF），它们是肿瘤微环境的主要组成部分，通过与肿瘤细胞的直接或间接相互作用促进肿瘤的侵袭和转移，然而，人类正常成纤维细胞（HNF）成为CAF的机制尚不清楚，越来越多的证据表明，乳腺癌的发生常伴随着基因的异常表达，一些miRNAs参与了将HNF重编程为CAF。miRNA-425-5p定位于人3号染色体，与多种肿瘤的发生和发展密切相关，它是一种能够调节癌症病理生理的综合因子。专家发现miR-425-5p在乳腺癌中表达增加，以促进病情进展。在本项目研究中，我们主要分析了乳腺癌细胞源性外泌体miRNA-425-5p促进肿瘤微环境中最主要的基质细胞CAF的转化及其分子机制，并阐述二者之间的关系，从miRNA-425-5p的角度解释乳腺癌转移侵袭的机制。我们发现miR-425-5p通过抑制TGFβRII的表达和ROS的产生来重新编程微环境，从而激活TGFβ1/ROS信号通路，促进HMF向CAF的表型转化，促进体内肿瘤生长和迁移。我们也发现miR-425-5p抑制剂抑制了上述效应，并降低了趋化因子水平和与增殖和转移相关的基因表达。最后，我们通过识别乳腺癌患者血浆外泌体中miR-425-5p的表达，建立了一个预后风险模型，发现外泌体中miR-425-5p高表达的患者具有显著更差的预后。这些发现为miR-425-5p作为乳腺癌细胞和基质相互作用的重要媒介提供了新的见解，也为潜在的分子靶向治疗提供了理论依据。