外泌体在非小细胞肺癌辐射耐受能力传递中的作用及机制研究

Radiotherapy is one of the main therapeutic methods for non-small cell lung cancer (NSCLC). Radioresistance is a bottleneck in improving the therapeutic effect of radiotherapy, and finding new targets for clinical intervention is the key to break it. As an important medium of intercellular communication, exosomes of tumor cells can transmit the biological characteristics of themselves to other cells, such as tumorigenesis, proliferation, metastasis and chemotherapy resistance. In our previous study, the exosomes secreted by radioresistant NSCLC cells could induce the proliferation of other cancer cells, and lead to the inhibition of apoptosis, cycle arrest, ROS production after radiation, promote the repair of damaged DNA and improve the radioresistance of other cells. This project aims to determine the transfer of exosomes on radiation sensitivity of NSCLC in vitro and in vivo, compare the components of exosomes between radiosensitive and radioresistant NSCLC cells, study the regulatory mechanisms of key molecules in radiation sensitivity transfer, and explore the feasibility to improve the radiosensitivity of NSCLC by blocking the mechanisms, provide a new pattern and theoretical basis for radiotherapy for NSCLC.

放疗是非小细胞肺癌（NSCLC）的主要治疗手段之一，放疗耐受是一个疗效提高的瓶颈，深入研究NSCLC放疗耐受的机制，寻找临床可干预的新靶点是突破瓶颈的关键。作为细胞间通讯的重要介质，外泌体能够将肿瘤细胞自身的生物学特性及能力传递给其它细胞，如成瘤、增殖、侵袭和化疗抵抗等。我们前期研究发现辐射耐受NSCLC细胞的外泌体能诱导其它肿瘤细胞增殖，抑制辐射后的细胞凋亡、周期阻滞和ROS产生，促进损伤DNA的修复，提高其它细胞对放射线的耐受性。本项目拟在多种细胞株和裸鼠模型中明确外泌体对NSCLC辐射耐受能力的传递作用，并通过对辐射耐受和敏感NSCLC细胞外泌体的组分进行比较，发现其中所含非编码RNA的差别，确定传递辐射耐受性的关键分子及通路，并进一步研究关键分子发挥传递作用的机制，探讨靶向外泌体传递的关键分子提高NSCLC放射敏感性的可行性，为突破放疗疗效瓶颈提供新的方案和理论依据。

外泌体是由多种不同类型的细胞主动分泌的圆形或椭圆形微小囊泡，直径为30-100 nm，具有脂质双层膜结构。外泌体包含信使RNA（mRNA）、非编码RNA(ncRNA），蛋白质，脂类和转录因子，这些内容物不仅能够反映来源细胞的状态，还能将这些生物活性物质传递给受体细胞，使受体细胞发生相应的生物学变化，从而改善肿瘤细胞的生长环境促进肿瘤的生长。在本课题实施过程中我们将致力于探索外泌体作为肿瘤标志物的潜力，并深入挖掘外泌体在肿瘤发生发展中的重要作用及具体分子机制，研究取得以下成果:①血液外泌体蛋白标志物在非小细胞肺癌患者中的诊断性能验证：利用TMT标记的LC-MS/MS技术对外泌体蛋白质组进行分析，筛选出差异表达的外泌体蛋白质；临床样本验证外泌体蛋白质AHSG及ECM1在NSCLC患者以及早期患者中与健康志愿者相比表达明显升高，具有诊断非小细胞肺癌特别是早期肺癌的能力，可以用作NSCLC诊断的特异性标志物。②血清外泌体miRNAs作为肿瘤诊断、转移预警标志物的研究：我们利用miRCURYTM LNA阵列筛选出差异表达miRNA并在临床样本中进行验证。研究结果表明肿瘤患者外泌体miR-99b-5p和miR-150-5p表达均出现明显下调；它们不仅能够对肿瘤进行早期诊断，同时还能显著改善传统肿瘤标志物癌胚抗原（CEA）诊断能力；此外外泌体中高水平的miR-622、miR-320d和低水平的let-7f-5p和miR-320a与肿瘤远处转移相关，能够很好的预警肿瘤转移；③外泌体 lncRNAs 作为结直肠癌生物标志物的研究：血清外泌体lncRNA FOXD2-AS1、NRIR和XLOC_009459在CRC患者和早期CRC患者中的表达量显著高于健康志愿者，其表达量与肿瘤负荷密切相关，可以作为CRC诊断及早期诊断的有前景的生物标志物。④外泌体miR-622通过诱导血管生成参与NSCLC转移的机制研究: 我们发现外泌体miR-622在肿瘤细胞和内皮细胞之间的传递，并能显著促进NSCLC细胞侵袭迁移和内皮细胞的血管生成；进一步筛选并验证了PALM2是miR-622的下游靶基因；它通过调控HSP27的表达影响内皮细胞的血管形成和侵袭迁移。