Microvesicles和VEGF多聚体在肿瘤血管生成和转移中功能的分子机理

A great deal of attention is now being directed toward delineating the roles played by microvesicles (MVs) generated and shed by cancer cells in different stages of tumorigenesis. My current studies found that MVs contain a unique, oligomeric form of VEGF (VEGF90K), which is critical in tumor angiogenesis. VEGF90K associates with MVs through its interaction with Hsp90 and is insensitive to VEGF antibodies like Bevacizumab (trade name Avastin). VEGF90K can be released from MVs by treatment with an Hsp90 inhibitor, restoring its sensitivity to VEGF antibodies, such that the combination of an Hsp90 inhibitor with Bevacizumab can give rise to a synergistic inhibition of the MV-VEGF90K signaling, as well as tumor angiogenesis and growth in patient-derived xenografts. .This research proposal stems from my current work on this unique MV-associated VEGF90K that I identified. I will further explore the impact and underlying mechanisms of the MV-associated VEGF90K in tumor angiogenesis and metastasis, and then explore the potential application of these findings in cancer therapy. This will be accomplished by pursuing the following specific aims: First, I will isolate MVs from blood samples and study the correlation between MVs/VEGF90K biomarkers and the aggressiveness/metastasis ability of tumor. Second, I will investigate the functional consequences that these MVs have on recipient cells, especially, the regulation of MVs/VEGF90K signaling on the differentiation of endothelial progenitor cells (EPCs). And third, I will develop metastasis models with patient-derived xenografts mice (PDX mice) to test the importance of the MV-associated VEGF90K in promoting secondary colonization and investigate possible drug treatments that will inhibit this outcome. .These studies will reveal novel signaling mechanisms through which MV and VEGF90K influence the tumor microenvironment and metastasis by promoting angiogenesis. They will contribute to the limitations in the clinical effectiveness of Bevacizumab and should provide the basis for the development of new therapeutic strategies to treat pathological angiogenesis and cancer.

源自于细胞膜的微囊泡(Microvesicles，MVs)影响肿瘤的微环境，刺激肿瘤血管生成和肿瘤生长，从而在肿瘤病理过程中，尤其是肿瘤的转移里扮演着关键角色。我的研究发现，乳腺癌细胞释出的MVs表面存在肿瘤特异的VEGF多聚体(被命名为VEGF90K)。它们强烈刺激肿瘤血管形成，并且是部分病人对VEGF抗体类药物有抗性的关键原因。本申请计划研究MVs-VEGF90K信号在肿瘤血管生成和肿瘤转移中的分子机理和在临床检测及针对性治疗上的应用: 首先，从病人血液中有效检测和分离MVs，研究MVs与肿瘤的侵袭性及转移能力的相关性，并建立相应的人源肿瘤细胞系和小鼠系; 其次，研究MVs-VEGF90K激活的信号通路，特别是这些信号通路对内皮祖细胞的分化和迁移的影响; 最后，基于以上的发现，在人源肿瘤小鼠系上研究肿瘤的转移并尝试有针对性的药物治疗。这些研究对了解癌症机理及针对性的临床治疗很有意义。

细胞外囊泡影响肿瘤微环境，刺激肿瘤血管生成和肿瘤生长，从而在肿瘤病理过程中扮演着关键角色。我的前期研究发现，乳腺癌细胞释出的微囊泡表面存在肿瘤特异的VE GF多聚体(被命名为VEGF90K)。它们强烈刺激肿瘤血管形成，是部分病人对VEGF抗体类药物有抗性的关键原因。本项目研究MVs-VEGF90K信号在肿瘤血管生成和肿瘤转移中的分子机理和在临床检测及针对性治疗上的应用: 首先，从病人血液中有效检测和分离MVs，研究MVs与肿瘤的侵袭性及转移能力的相关性; 其次，研究MVs-VEGF90K激活的信号通路，特别是这些信号通路对内皮祖细胞的分化和迁移的影响; 最后，基于以上的发现，在人源肿瘤小鼠系上研究肿瘤的转移并尝试有针对性的药物治疗。 . 在过去的4年中，本项目按照计划书中研究计划执行，同时也在研究过程中，依据数据结果对实验工作重点进行了少量修正，总的研究工作进行顺利，完全达到了预期的研究目标，获得了预期的成果。具体包括：建立了完整的细胞外囊泡分离定量的方法和标准流程。通过组学分析确定了可以作为肝癌液体活检分子标记的一组microRNA。发现Rho家族小G蛋白Cdc42是MV生成和释放的多种调节信号的会聚节点。该工作阐明了MV产生和释放的核心信号通路和分子机理。特别是外源信号（例如EGF信号）是如何进行跨膜传递，随后通过Cdc42促进MV生成和释放。这是细胞外囊泡发生机制中一直未解决的问题。发现芹黄素抑制肿瘤细胞分泌 MV，从而抑制多种肿瘤细胞和小鼠模型中人 源肿瘤的生长。随后证实了芹黄素通过Rho guanine nucleotide exchange factor 1 激活 Rho 家族小 G 蛋白 Rho 和 Cdc42 及相应信号通路，促进 MV 生成和释放，进而抑制肿瘤血管生成。以上这些发现和成果对于细胞外囊泡的研究，特别是在细胞外囊泡产生和分泌的机理研究中非常重要。也对相应的药物研发和肿瘤的临床治疗有重要意义。以上成果汇总成4篇科研论文，其中2篇已发表，一篇正在投稿中，另一篇即将投稿。