缺氧微环境下miR-301a-3p经外泌体转运诱导胰腺导管腺癌化疗耐药的分子机制

Gemcitabine is the first-line chemotherapy for pancreatic ductal adenocarcinoma(PDAC). However, gemcitabine chemoresistance and tumor recurrence have become serious problems in PDAC clinical treatment. We firstly reported that miR-301a-3p was upregualted in PDAC and was associated with gemcitabine chemoresistance. But the reasons for miR-301a-3p high expression and its mediated chemoresistance remain unclear. Based on our preliminary study, we suggested that there is HIF-1α/miR-301a-3p positive feedback regulatory circuit within PDAC hypoxia microenvironment which induce miR-301a-3p overexpression. while dual inhibiting HIF-1α as well as miR-301a-3p could improve gemcitabine chemosensitivity. Secondly, hypoxia microenvironment could promote exosomes secretion and miR-301a-3p-mediated chemoresistance might be transmitted to sensitive PDAC cells by exsomes, thus disseminating gemcitabine chemoresistance. To test this hypothesis, we will investigate the regulation mechanisms between HIF-1α and miR-301a-3p and the roles of exosomes in miR-301a-3p-mediated gemcitabine chemoresistance through in vivo, in vitro and clinical samples. Our studies will provide a comprehensive basis for gemcitabine chemoresistance reversal and gemcitabine chemosensitivity prediction in PDAC patients.

吉西他滨是治疗胰腺导管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma， PDAC)的一线化疗药物，但临床耐药已成为目前治疗的难点。申请人发现miR-301a-3p在PDAC中表达升高且可介导肿瘤细胞对吉西他滨耐药，但其高表达的原因以及促进耐药的具体机制还未阐明。结合前期预实验我们推测PDAC细胞在缺氧微环境下：①存在HIF-1α/miR-301a-3p正反馈调节环路，它是引起miR-301a-3p高表达的重要原因，而协同抑制两者的表达可显著改善吉西他滨的化疗效果；②miR-301a-3p可通过外泌体转运“播散”吉西他滨耐药表型。为验证假说，本研究拟通过分子细胞和动物实验研究阐明HIF-1α与miR-301a-3p的互相调节机制以及外泌体在miR-301a-3p介导PDAC对吉西他滨耐药中的具体作用，为临床逆转吉西他滨耐药以及预测PDAC患者的化疗敏感性提供科学依据。

胰腺癌是消化道恶性肿瘤最高的肿瘤之一，具有高侵袭、易转移和对化疗不敏感等特性。因此本课题以miR-301a-3p为研究靶点，以期探究其在胰腺癌化疗耐药中的作用。此外，结合近年外泌体在恶性肿瘤侵袭、转移、化疗耐药中重要作用的研究报道，以及胰腺癌组织存在典型的缺氧微环境这一特点，本课题拟从缺氧微环境的 HIF-1α、作为癌基因的miR-301a-3p、肿瘤微环境的外泌体等方面入手研究胰腺癌的耐药机制。.经过3年研究我们发现1. I期胰腺癌患者血液外泌体中miR-301a-3p的表达最低，转移性胰腺癌患者即IV期胰腺癌患者血液外泌体中miR-301a-3p的表达最高，并呈现递增趋势。即分期越晚，外泌体中miR-301a-3p表达越高；2. 将miR-301a-3p mimics加入胰腺癌细胞降低其化疗敏感性，而抑制miR-301a-3p的表达增加其化疗敏感性。但将高表达miR-301a-3p的外泌体加入胰腺癌细胞系的培养皿中未见外泌体对胰腺癌化疗敏感性的改变。同样，高表达miR-301a-3p的外泌体亦未对胰腺癌的侵袭转移产生影响。3.为了进一步验证外泌体中miR-301a-3p的作用，本课题组将外泌体miR-301a-3p的研究扩展在其他消化道肿瘤。在胃癌中，我们发现晚期胃癌患者外周血外泌体中miR-301a-3p存在高表达，缺氧胃癌细胞分泌的外泌体加入胃癌培养基可促进其侵袭转移能力；4. 缺氧诱导的外泌体可能通过直接结合miR-301a-3p的启动子促进其表达，进而促进胃癌侵袭转移；5. 胃癌患者外周血外泌体中miR-301a-3p的表达高低可能有助于帮助诊断胃癌腹膜转移。.本课题的研究成果表明，miR-301a-3p不仅在胰腺癌中是一个重要的癌基因，在胃癌中亦表现出促癌效应。表明该miRNA可能是消化道恶性肿瘤的一个临床筛查指标。其次，诱导miR-301a-3p表达的因素可能均来源于肿瘤微环境中的 HIF-1α，即缺氧微环境。 HIF-1α /miR-301a-3p 的正反馈调节通路是缺氧环境下HIF-1α促癌的关键机制，针对该靶点的干预可能有助于临床开发相关治疗手段改善消化道肿瘤患者的预后。最后，我们发现外泌体中miR-301a-3p与胃癌分期较晚，胃癌腹膜转移密切相关，提示外周血外泌体中miR-301a-3p的表达可能在胃癌领域有较强的临床应用价值。