外泌体中的miRNAs在小细胞肺癌发生发展中的功能与机制研究

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小细胞肺癌(small cell lung cancer,SCLC),作为恶性程度极高的肺癌亚型之一,以肿瘤生长速度快、新生血管多、侵袭转移能力强以及容易耐药复发为特点,患者预后差,五年生存率只有7%左右。深入研究小细胞肺癌发生发展的具体分子机制,既是改善小细胞肺癌患者不良预后的关键,也是目前小细胞肺癌诊治工作的一大难题。近年来,外泌体在肿瘤发生发展和诊断治疗中的作用备受研究者关注。外泌体中的微小RNA(microRNAs,miRNAs),作为外泌体中含量最为丰富的内容物之一,已被大量研究证实,在肿瘤发生发展的多个环节中扮演着极其重要的角色。然而,关于外泌体miRNAs在SCLC中的研究却极为有限,外泌体miRNAs在SCLC中的功能究竟如何尚不清楚。因此,本研究旨在寻找在SCLC发生发展过程中起关键作用的外泌体miRNAs,并探索该miRNAs在SCLC中的具体功能及其发挥功能的具体分子机制。我们利用small RNA测序技术,比较了 4组来自SCLC患者和健康正常人的血浆外泌体的miRNAs表达谱,分析发现与健康正常人相比,血浆外泌体中miR-141-3p和miR-375-3p的表达量在SCLC患者中显著升高。之后我们利用RT-qPCR在另外两个队列中对small RNA测序结果进行了扩大样本量验证,结果证实,血浆或血清中miR-141-3p和miR-375-3p的表达量在SCLC患者中都显著高于健康正常人;并且升高的两个miRNAs与SCLC患者的肿瘤大小、淋巴结转移、远处转移及临床分期显著相关,由此提示miR-141-3p和miR-375-3p在SCLC的发生发展中具有潜在意义。功能与机制研究发现,SCLC细胞来源的外泌体中的miR-141-3p和miR-375-3p都可以被血管内皮细胞摄取。一方面,被摄取的外泌体miR-141-3p可以促进血管内皮细胞的增殖、侵袭迁移和血管形成,诱导小鼠主动脉环的体外微血管发芽生长,并促进小鼠体内的新生血管生成;miR-141-3p过表达的荷瘤小鼠体内SCLC肿瘤的生长速度更快,肿瘤内的微血管密度也更高。基因KLF12是miR-141-3p下游的直接靶基因,敲降基因KLF12可以产生与miR-141-3p过表达类似的促进血管内皮细胞增殖、侵袭迁移及血管生成的作用,而过表达KLF12则可以使miR-141-3p的促血管生成作用得到抑制,由此表明,miR-141-3p在小细胞肺癌中的促血管生成作用依赖于对基因KLF12的调控。另一方面,被摄取的外泌体miR-375-3p可以显著增加血管内皮屏障结构的通透性,进而促进SCLC细胞的跨内皮迁移以及小鼠体内SCLC肿瘤的肺定植。紧密连接蛋白Claudin-1是miR-375-3p下游的直接靶基因,miR-375-3p通过抑制Claudin-1的表达破坏血管内皮屏障结构的完整性,导致血管内皮屏障结构通透性增加,过表达Claudin-1则可以逆转miR-375-3p促进血管内皮通透性增加的作用。综上所述,我们首次揭示了外泌体中的miR-141-3p和miR-375-3p通过促进肿瘤血管形成或破坏血管屏障结构进而促进SCLC发生发展的重要作用及其分子机制。本研究既是对miR-141-3p和miR-375-3p生物学功能的重要补充,也为未来研究SCLC的发生发展提供了新的思路。基于外泌体miR-141-3p和miR-375-3p与SCLC的临床相关性以及其重要的生物学功能,外泌体miR-141-3p和miR-375-3p有望成为新的分子标志物以及SCLC有效治疗的潜在靶点。
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