《Biology Direct》:Colon cancer exosome-associated HSP90B1 initiates pre-metastatic niche formation in the liver by polarizing M1 macrophage into M2 phenotype
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为探究结直肠癌(CRC)肝转移机制,华中科技大学同济医学院附属同济医院研究人员开展了 CRC 衍生外泌体相关研究。结果发现 CRC 外泌体通过 HSP90B1 促进肝转移,且 HSP90B1 高表达与 CRC 进展相关。该研究为预防肝转移提供新策略。
在癌症的 “战场” 上,结直肠癌(Colorectal Cancer,CRC)可谓是一员 “猛将”,它在全球恶性肿瘤的 “排行榜” 上,发病率位居第三,死亡率更是高居第二。而肝转移,就像是 CRC 派出的 “精锐部队”,让患者的病情雪上加霜,大约 50% 的 CRC 患者会出现肝转移,严重影响预后和治疗效果 。一直以来,医生们都在努力寻找攻克 CRC 肝转移的 “钥匙”,但 CRC 肝转移的具体机制却像一团迷雾,尤其是原发性结肠肿瘤如何构建前转移性微环境(Pre-metastatic Niche,PMN),始终让研究人员捉摸不透。在这样的背景下,华中科技大学同济医学院附属同济医院的研究人员挺身而出,开展了一项极具意义的研究。他们的研究成果发表在《Biology Direct》杂志上,为我们揭示了 CRC 肝转移背后的秘密,也为治疗带来了新的希望。
研究人员主要运用了以下关键技术方法:通过细胞培养获取 CT-26 小鼠结肠癌细胞系、小鼠结肠上皮细胞系(MCEC)等细胞;利用质粒转染和慢病毒感染技术构建稳定表达特定基因的细胞系;采用蛋白质免疫印迹法(Western blot)、定量聚合酶链式反应(qPCR)检测蛋白和基因表达水平;运用质谱技术分析外泌体蛋白;分离患者外周血样本获取结直肠癌来源外泌体;构建小鼠模型进行体内实验探究外泌体在肝转移中的作用。
下面来看看具体的研究结果:
结直肠癌细胞来源的外泌体在小鼠肝脏中创建免疫抑制微环境以促进肝转移 :研究人员首先分离了 CT-26 细胞和 MCEC 细胞来源的外泌体,发现 CT-26 细胞来源的外泌体显著下调了小鼠肝脏中 M1 巨噬细胞(一种具有促炎和杀肿瘤特性的巨噬细胞)的数量,同时上调了 M2 巨噬细胞(具有抗炎和促进肿瘤生长转移特性的巨噬细胞)和 CD8+ T 细胞的数量,这表明其创建了免疫抑制微环境。进一步研究发现,与 MCEC 细胞来源的外泌体相比,CT-26 细胞来源的外泌体还显著促进了结直肠癌细胞的肝转移。
结直肠癌细胞来源的外泌体在体外将 M1 巨噬细胞极化为 M2 表型 :研究人员推测结直肠癌细胞来源的外泌体可能通过将 M1 巨噬细胞极化为 M2 表型来创建免疫抑制的 PMN。实验结果显示,与 MCEC 细胞来源的外泌体相比,CT-26 细胞来源的外泌体显著增加了 M2 巨噬细胞标记物 CD206 的 mRNA 和蛋白表达,并且能够以剂量依赖的方式将 M1 巨噬细胞转化为 M2 巨噬细胞。此外,CT-26 细胞来源的外泌体还抑制了 M1 巨噬细胞分泌 TNF-α、IL-6 和 IL-12,同时增加了 M2 巨噬细胞分泌的 IL-10、TGF-β 和 CCL-1,并且显著抑制了 CD8+ T 细胞的活力。
结直肠癌外泌体相关的 HSP90B1 促进 M1 巨噬细胞向 M2 表型极化,从而促进前转移性微环境的形成和肝转移 :研究人员通过质谱分析发现,CT-26 细胞来源的外泌体中 HSP90B1(一种分子伴侣,有助于底物的成熟)的表达高于 MCEC 细胞来源的外泌体。沉默 CT-26 细胞中的 HSP90B1 后,显著抑制了 CT-26 外泌体介导的 M1 巨噬细胞向 M2 巨噬细胞的转化,同时逆转了 CT-26 外泌体对相关细胞因子水平的调节作用,以及对 CD8+ T 细胞活力的抑制作用。体内实验也表明,沉默 HSP90B1 能够逆转 CT-26 外泌体对小鼠肝脏中 M1 巨噬细胞、M2 巨噬细胞和 CD8+ T 细胞数量的影响,并且抑制了结直肠癌的肝转移。
外周血来源外泌体中 HSP90B1 的高表达与晚期结直肠癌和不良临床结局相关 :研究人员对结直肠癌患者和健康个体外周血来源的外泌体进行分析,发现结直肠癌患者外泌体中 HSP90B1 的表达更高,且淋巴结阳性或肝转移患者的外泌体中 HSP90B1 表达显著高于淋巴结阴性患者。此外,外周血来源外泌体中 HSP90B1 的高表达与结直肠癌患者的不良预后相关。
研究结论和讨论部分指出,CRC 细胞来源的外泌体在肝脏中创建了免疫抑制微环境,促进了转移,外泌体相关的 HSP90B1 是 M1 向 M2 巨噬细胞极化的促进剂,有助于 PMN 的形成和肝转移。外周血外泌体中 HSP90B1 的高表达与晚期 CRC 和较差的临床结局相关 。这些发现表明,靶向 CRC 来源外泌体中的 HSP90B1 可能是抑制 PMN 形成、预防肝转移、改善 CRC 患者临床结局的一种新的治疗策略。不过,HSP90B1 介导巨噬细胞极化的精确分子机制仍有待进一步研究,未来可以聚焦于揭示 HSP90B1 在巨噬细胞内激活的信号通路,这有望为治疗干预提供新的靶点。这项研究不仅加深了我们对 CRC 肝转移机制的理解,更为临床治疗开辟了新的方向,为众多 CRC 患者带来了新的希望。
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