循环肿瘤细胞在肝细胞癌靶向器官转移中的作用及其分子机制研究

The metastasis of hepatocellular carcinoma (HCC) is organ-specific, and circulating tumor cell (CTC) plays a pivotal role in this process. Previous studies demonstrated that CTC play an important role in HCC metastasis and recurrence after surgery. Furthermore, CTCs are heterogeneous and different CTC subgroups have distinct biological characteristics. Up to now, the role of CTC in HCC organ-specific metastasis and related mechanism are unknown. Based on our previous work, this study aims to compare the transcript differences of CTCs between HCC patients without and with different organ metastases (intrahepatic, lung, bone) using RNA-sequence, to explore the features of gene expression profiling in CTC subpopulations with different organ-specific metastasis, and search for the corresponding molecular biomarkers. In order to reveal underlying mechanism, the key genes and signal pathways in HCC organ-specific metastasis are further explored in vitro and in vivo. A prospective cohort study is further undertaken to evaluate the clinical utility of CTC subgroups in predicting postoperative recurrence and metastasis, and to explore the related molecular characterization system for HCC. In summary, the role of CTC in HCC organ-specific metastasis and its related mechanism as well as its potential clinical significance are expected for this project.

肿瘤转移具有器官靶向性，循环肿瘤细胞（Circulating tumor cell, CTC）作用关键。前期研究表明CTC与肝癌术后转移、复发关系密切，进一步研究提示肝癌CTC存在异质性，不同亚群生物学特性存在差异。目前CTC在肝癌靶向器官特异性转移中的作用及机制不明。本课题在大量前期工作基础上：分离无转移、肺转移、骨转移及肝内转移的肝癌患者外周血中CTC，利用单细胞RNA-Seq技术绘制靶向器官转移CTC亚群特征基因表达谱，鉴定相关CTC亚群分子标记；筛选并验证器官特异性转移关键基因及信号通路；临床前瞻性验证CTC亚群在早期预警肝癌术后器官特异性转移中的临床价值，建立预测术后靶向转移的分子标签。通过本研究初步阐明异质性CTC亚群在肝癌靶向器官特异性转移中作用及相关机制，寻找肝癌靶向器官转移中关键基因及信号通路，提出肝癌转移复发的研究新视角，为临床提供新的转移复发预测手段及治疗靶点。

肿瘤转移是一个多步骤、多环节的复杂过程，同时具有器官特异性。循环肿瘤细胞（Circulating tumor cell, CTC）作为转移的种子，在其中的作用关键。CTC与肝癌术后转移、复发关系密切，前期研究提示肝癌CTC存在异质性，不同亚群生物学特性存在差异。本项目通过自主建立的CTC检测分选平台，及单细胞测序技术，研究不同循环部位CTC的动态变化过程，从而推测靶向肺转移CTC的分子特征。我们发现CTC随血液循环在转录水平发生的动态变化，与应激反应，细胞周期和免疫逃避信号等有关。值得注意的是，我们确定趋化因子CCL5是CTC免疫逃逸的重要介质。CCL5+ CTC可能是靶向肺转移的CTC亚群。我们在独立的HCC队列中验证了CCL5 + CTC亚组的预后意义。与较低水平的患者相比，Treghigh / CCL5 + CTChigh的患者显示出较差的临床结果。通过体外和体内实验确定了CCL5在CTC免疫逃逸中的功能作用。从机理上讲，CTC中CCL5的过度表达是从HV到周围血管，并受到p38-MAX信号的转录调控，而p38-MAX信号募集了调节性T细胞（Regulatory T cells, Tregs）以促进CTC的免疫逃逸和转移性播种。此外， Treg产生TGF-β1以进一步激活CTC中的p38-MAX-CCL5信号传导。总的来说，我们的研究结果揭示了空间异质性和CTC的免疫逃逸机制。我们的发现可能有助于在肝癌中确定新的抗转移治疗策略。