外泌体LncRNA LINC00989促进乳腺癌肺转移的生物学作用与分子机制

Lung metastasis of breast cancer is responsible for most cancer-related deaths. It’s important to clarify the molecular mechanism and key regulators of lung metastasis in breast cancer, which will provide effective prevention and treatment of lung metastasis in breast cancer. In our previous research, we found that long non-coding RNA LINC00989 was overexpressed in plasma exosomes derived from lung metastasis of breast cancer patients by RNA deep sequencing. Analysis of TCGA database, we found that overexpression of LINC00989 indicates poor prognosis, while its biological function and mechanisms have not been reported. Furthermore, we found that overexpression of LINC00989 activated fibroblasts in lung microenvironment, activating fibroblasts released some pro-inflammation factors and matrix metalloproteinases. Further mechanism studies demonstrated that LINC00989 could activate TGF-β signaling pathway. Accordingly, our aim in current proposal is to systematically investigate the mechanism underlying LINC00989-induced the activation of cancer associated-fibroblasts via stimulation of TGF-β signaling in lung fibroblasts, which may put new insights into the therapeutic strategies for lung metastasis of breast cancer.

肺转移是导致乳腺癌患者死亡的关键原因，明确转移的分子机制，对于有效防治乳腺癌肺转移，具有重大意义。申请者前期通过RNA-seq深度测序发现，长非编码RNA LINC00989在乳腺癌肺转移患者血浆外泌体中高表达，在TCGA数据库中LINC00989的高表达指示着乳腺癌患者的不良预后，但在肿瘤中的生物学功能和作用机制尚未见报道。进一步研究发现，LINC00989能激活肺转移微环境中的成纤维细胞，并释放多种促炎症因子和基质金属蛋白酶，促进乳腺癌肺转移。在分子机制上，外泌体LINC00989与蛋白Smurf2和Smad7结合，同时激活TGF-β信号通路。据此，申请者拟系统性的研究外泌体LINC00989通过与蛋白Smurf2和Smad7结合激活TGF-β通路的分子机制，深入阐述LINC00989促进成纤维细胞激活及乳腺癌肺转移的生物学功能，为乳腺癌肺转移患者的诊断和治疗寻找新靶点。

乳腺癌的发病率在全球肿瘤中位居首位，明确乳腺癌的发病机制，防治乳腺癌肺转移具有重要的意义。在乳腺癌肺转移的微环境中，肿瘤相关成纤维细胞（CAFs）被激活，TGF-β通路是促进CAFs激活的重要因素之一。外泌体作为信息载体，介导不同细胞之间的信号传递，参与调控肿瘤侵袭转移的生物学过程，但是外泌体是否介导了乳腺癌细胞对肺转移微环境的调控作用，目前尚不明确。在项目执行期间收集到的组织标本表明，成纤维细胞激活的标志物α-SMA的表达水平显著提高。将乳腺癌肺部高转移细胞上清和临床肿瘤病人血清中的外泌体与MRC5细胞孵育后，穿过Transwell小室的数量显著增多，分泌的促炎症因子和基质金属蛋白酶也显著增加，表明乳腺癌肺转移病人产生的外泌体具有募集成纤维细胞和激活下游信号分子的作用。前期通过RNA-seq深度测序，发现外泌体LncRNA LINC00989在乳腺癌肺转移患者中显著高表达，LINC00989在乳腺癌患者中的高表达指示着不良预后，同时外泌体LINC00989也能促进正常成纤维细胞的激活。在分子机制上，LINC00989能通过与hnRNPA1结合，协助LINC00989从乳腺癌细胞进入外泌体，此外，LINC00989在正常成纤维细胞中通过与Smurf2和Smad7结合，激活TGF-β信号通路，从而促进成纤维细胞的激活。总之，本项目探究了乳腺癌肺转移的具体机制，结果提示在肺转移微环境中，外泌体LncRNA LINC00989通过TGF-β信号通路，促进肿瘤相关成纤维细胞的激活，LINC00989可作为潜在的临床诊断和治疗靶点。同时我们还总结了外泌体LncRNA作为肿瘤诊断标志物的可能性，探讨了环状RNA用于肿瘤早期诊断的意义。该项目的研究成果有助于完善极为复杂的肿瘤转移调节网络，有助于临床对肿瘤转移的了解，为肿瘤治疗的研发提供理论基础。