基于肿瘤微环境与EXOSOME(外排囊泡）的结直肠癌肝转移机制研究

Colorectal cancer (CRC) liver metastases is the leading cause of death for cancer patient. To illustrate a special phenomenon CRC liver metastases , based on the "seed and soil " and "transfer of power" doctrine , combined with our previous domestic and international research work, the following studies will be performed: A. "seed" Study: Cancer cells have different metastastic potential. We tested the primary tumors with/without liver metastasis and verified metastasis-promoting gene osteopontin (OPN) and suppresser gene SPARCL1. We will analyse transcriptome of tumor tissue with liver metastasis(T1, T2) and tumor tissue without metastasis (T3, T4) for "seed" related genes. B. microenvironment Study: using bioinformatics analysis of previous gene expression data, screening differentially expressed genes associated with microenvironment, and verify its function and mechanism. C.CRC efflux vesicles (Exosome) Study: by in vivo experiments ( high/low metastatic SW620 cells and liver metastasis model in nude mice ) , isolated Exosome, potential mechanisms to verify its former colorectal liver metastases induced shift Niche. The project is expected to reveal the CRC liver metastases mechanism and provide new practical theoretical basis for blocking the proposed intervention.

结直肠癌（CRC）肝转移是结直肠癌的死亡主因。为阐明CRC易于发生肝转移的特殊现象，基于"种子与土壤"及"转移动力"学说，结合国内外的研究与我们工作积累，拟研究：A. "种子"研究 ：肿瘤细胞具有不同转移潜能，我们已从有/无肝转移的原发灶中，验证了促转移的骨桥蛋白（OPN）及抑转移的SPARCL1基因，拟对有肝转移小癌灶（T1、T2）与无转移的大癌灶(T3、T4)的基因转录组进一步分折，寻找"种子"相关基因。B. 微环境研究：应用生物信息学，分析前一部分的表达谱数据，筛选与微环境相关差异表达基因，并验证其功能及机制。C.CRC的外排囊泡（Exosome）研究：通过体内外实验（高/低转移SW620细胞及裸鼠肝转移模型），分离Exosome，验证其前转移Niche诱导肠癌肝转移的潜在机制。本课题预期能进一步揭示CRC肝转移机制，为干预阻断提出新的可实践理论依据。

结直肠癌（Colorectal cancer，CRC）肝转移是结直肠癌的死亡主因。外泌体（Small extracellular vesicles, sEVs）是一类含有母细胞特异的核酸、蛋白和脂质分子的外排微囊泡，可在体内随血流或体液定植于靶器官中。在结直肠癌肝转移的研究中，我们发现CRC-sEVs携带的microRNAs在肿瘤转移前特异靶向肝脏Kupffer细胞传递炎症信号促进肝转移。. 外泌体作为肿瘤母细胞信息的携带者，可向转移灶传递炎症信号。我们的研究表明，结直肠癌分泌的外泌体富集了母细胞中的microRNA-21-5p（miR-21），且肝脏kupffer细胞可特异捕获此外泌体，后释放大量白细胞介素6（IL-6），在肿瘤细胞未发生转移前构建了炎性的转移前微环境，这种改变促进了结直肠癌的转移。. Kupffer 细胞（Kupffer cells，KC）是位于肝血窦内的巨噬细胞,寄居于肝血窦内皮细胞之间或之上,是体内固定型巨噬细胞中最大的群体。KC在活化与成熟的过程中，可分泌高水平的炎症介质，例如IL-6和PGE2，而这很有可能对肿瘤的发生产生负面的影响。CRC-sEVs诱导KC的成熟与活化，而促进肿瘤的进展。我们的前期研究结果已经证实，结直肠癌来源外泌体可特异性定植于肝脏的KC，而乳腺癌来源外泌体则无法在肝脏停留。成熟与活化后的KC细胞可分泌大量的炎症介质，这种转移前炎症微环境促进结直肠癌特异性肝转移。此外，我们还发现CRC-sEVs能活化体外巨噬细胞中Toll样受体(TLR)，但CRC-sEVs很可能通过携带的miRNA激活KC细胞中中Toll信号的活化，从而促进其分泌IL-6。另一方面，我们通过对不同肠癌细胞系来源外泌体进行二代miRNA测序，发现均高表达miR-21，而miR-21的靶基因PDCD4 (Programmed cell death protein 4)是一种与炎症相关的抑癌基因，miR-21能下调PDCD4的表达，从而促进炎症因子的分泌。最后IL-6本身能通过IL-6/STAT3/miR-21通路驱动巨噬细胞内部miR-21的表达，这样形成了肿瘤外泌体携带miR-21激活肝脏巨噬细胞(KC)，KC细胞分泌IL-6促进转移前炎症微环境，而IL-6本身又促进KC细胞内部miR-21的表达，从而导致炎症微环境的正反馈循