香烟烟雾通过内皮微小 RNA 的失调诱导癌场血管生成：揭示肺癌发生新机制

《Communications Biology》：Cigarette smoke induces angiogenic activation in the cancer field through dysregulation of an endothelial microRNA

肺癌是全球癌症相关死亡的主要原因，非小细胞肺癌（NSCLC）占比超 85%。香烟烟雾（CS）是 NSCLC 主要病因，但其致癌的分子机制未完全明确。研究人员开展 “CS 对肺癌发生影响” 的研究，发现 CS 下调肺内皮 miR-1，诱导血管生成，该发现为肺癌防治提供新方向。

　　肺癌严重威胁人类健康，在全球范围内，它是导致癌症相关死亡的主要原因之一，其中非小细胞肺癌（NSCLC）占比超过 85%。尽管在 NSCLC 的筛查和治疗方面取得了一些进展，但患者的预后仍然不佳。香烟烟雾（CS）是 NSCLC 的主要病因，它会在肺部和上呼吸道形成一个 “损伤场”，这个区域与 “癌症化” 或 “癌场” 重叠，在癌场中肺细胞获得恶性潜能，进而引发肿瘤。然而，癌场内的分子变化尚未完全明确。MicroRNAs（miRNAs）是一类小的非编码 RNA，可靶向正常和恶性细胞中的多个基因，其失调是 NSCLC 癌场中观察到的分子改变之一。此前研究发现，miR-1 的下调在血管生成反应和肿瘤进展中起关键作用，但 miR-1 作为癌场变化的相关性以及其在癌症化过程中的作用机制尚未得到研究。为了深入探究这些问题，来自耶鲁大学医学院等机构的研究人员开展了一系列研究，相关成果发表在《Communications Biology》上。

研究人员运用了多种关键技术方法。在样本方面，使用了多个 NSCLC 患者队列以及非癌性肺组织样本，如耶鲁 NSCLC 队列、PROSPECT 队列等。实验技术上，采用 RNA 提取和定量 PCR 技术来检测 miR-1 及相关基因的表达水平；通过细胞培养实验，包括人脐静脉内皮细胞（HUVECs）、人肺微血管内皮细胞（HPMECs）等多种细胞，研究 CS 对细胞的影响；运用 Ago-RNA 免疫沉淀（Ago-RIP）实验验证 miR-1 对靶基因的靶向作用。

研究结果如下：

1. miR-1 与吸烟负担的关系：研究人员测量了多个 NSCLC 患者队列中肿瘤 miR-1 的水平，发现其与吸烟史和累积吸烟量（包年数）呈负相关。在非恶性肺组织中，吸烟者的 miR-1 水平也显著低于非吸烟者。这表明 CS 会下调肺和肺部肿瘤中的 miR-1 水平。
2. CS 对 miR-1 的调控作用：在小鼠和人体模型中，研究人员发现 CS 暴露会导致 miR-1 下调。在小鼠 KRAS 突变模型中，暴露于 CS 两个月后，肿瘤肺组织中的 miR-1 水平降低；在野生型 BL6 小鼠的正常肺组织中，CS 暴露也有类似效果。在人体实验中，使用 CS 提取物（CSE）处理人肺组织，证实了 CSE 对 miR-1 的剂量依赖性下调作用。
3. miR-1 下调与癌症化改变的关系：miR-1 下调是癌症化改变的一种表现。一方面，其水平在肿瘤组织中最低，在相邻组织中较高，在远处组织中最高，呈现空间梯度分布；另一方面，miR-1 水平与患者的总体生存时间相关，较低的 miR-1 水平预示着较短的生存时间。此外，miR-1 水平还与 PI3K 通路的激活相关，是吸烟者损伤场的分子指标。
4. CS 调节 miR-1 的机制：CS 通过 VEGF 通路下调 miR-1。研究发现，吸烟者肿瘤中的 VEGF 水平显著高于非吸烟者，CSE 处理可增加人肺组织中 VEGF 的表达，且这种增加主要发生在内皮细胞中。进一步研究表明，VEGF 通过 VEGFR2-PI3K-AKT 通路调节 miR-1，CS 主要通过降解成熟的 miR-1 来下调其水平。
5. miR-1 在 CS 诱导的血管生成中的作用：miR-1 是 CS 诱导血管生成的主要介质之一。过表达 miR-1 可抑制 CSE 暴露的内皮细胞增殖和 ERK 激活，而阻断 miR-1 则可增强细胞的增殖活性。
6. miR-1 的靶基因：研究人员通过多步骤筛选策略，确定了 24 个在癌场中最有可能被 miR-1 靶向的基因，其中 11 个基因与肿瘤进展相关。对 NOTCH3、HS3ST1、SEMA4B 和 TFAP4 这四个基因的验证实验表明，NOTCH3 是 miR-1 在 CS 暴露的内皮细胞中的主要靶基因，其敲低可模拟 miR-1 对内皮细胞增殖的抑制作用。

研究结论和讨论部分指出，该研究首次表明 CS 直接且特异性地下调癌场内皮细胞中的成熟 miR-1，导致血管生成激活。miR-1 失调作为癌症化改变具有重要意义，其与吸烟的关系、符合癌症化改变的特征、在病理生理过程中的作用以及对肿瘤进展相关基因的靶向调控都证明了这一点。此外，研究还存在一些不足之处，如需要在更大的临床队列中验证 miR-1 与吸烟的相关性，进一步研究 CS 对其他肺血管床和组织的影响，以及在转基因模型中验证 CS-VEGF-miR-1 轴驱动肿瘤发生的假设等。但总体而言，该研究为肺癌的防治提供了新的潜在生物标志物和治疗靶点，有望开发出针对吸烟史较重患者的个性化预防和治疗策略，对肺癌研究领域具有重要的推动作用。