基于外泌体诱导cGAS-STING形成炎性肿瘤转移前微环境探讨淫羊藿黄酮的抗肿瘤转移效应与机制

The formation of inflammatory tumor pre-metastatic niche （PMN） was a key factor for tumor metastasis. The persistent abnormal activation of cGAS-STING pathway induced by primary tumor cell-derived exosomes in distant organ has been proved to play a vital role in PMN. We found that Chinese medicine Epimedium flavonoids (EFs) could effectively inhibit tumor metastasis in vivo, previous study hypothesized that EFs exerted anti-tumor metastasis effect may via regulating cGAS-STING mediated the formation of inflammatory PMN induced by tumor cell-derived exosomes. In this study, we will prepare EFs-containing exosome according to the drug-loading properties organ-targeting of the exosomes and establish cell and animal models to evaluate the effect of EFs on the inflammatory PMN and metastasis. A variety of molecular biological means will be used to explore the relevance between the regulation of cGAS-STING pathway by EFs and its reverse effect on metastasis. We will use pathway inhibitor /agonist to explore the regulation mechanism via TBK1、STING activation pathway of EFs on cGAS-STING pathway. Our study will provide new ideas and strategies for the anti-metastasis study, and will provide scientific basis for the clinical wider application of EFs.

炎性肿瘤转移前微环境（PMN）的形成是肿瘤转移的关键因素，原位肿瘤细胞衍生外泌体持续激活远端组织cGAS-STING信号在其中扮演了至关重要的角色。课题组前期发现中药淫羊藿黄酮（EFs）具有良好的抗肿瘤转移疗效，其可能通过调控cGAS-STING干预肿瘤细胞衍生外泌体诱导的炎性肿瘤PMN而发挥抗转移作用。为验证这一假说，本项目利用肿瘤细胞外泌体的器官亲和性与载药性制备含药外泌体，在细胞及动物水平对EFs干预炎性PMN及抗肿瘤转移作用进行确证；运用多种分子生物学手段研究EFs对cGAS-STING信号介导炎性PMN形成相关蛋白表达的影响；采用通路抑制剂、干扰技术，从TBK1、STING激活途径探讨EFs对cGAS-STING活化干预的调控机理。本项目的意义在于揭示淫羊藿抗肿瘤转移效应和分子机制，为其在临床抗肿瘤转移治疗提供充分的理论依据，亦为临床抗肿瘤转移中药的研究提供新思路与方法。

肿瘤转移是临床上导致肿瘤患者死亡的重要原因，且缺乏有效的治疗手段。近年来的研究发现，在肿瘤细胞到达转移灶之前，原发位肿瘤细胞分泌的细胞外囊泡诱导远端器官微环境发生适应性的改变，形成了适合肿瘤细胞定植和生长的转移前微环境（PMN）。PMN假说的提出，为预防和治疗肿瘤转移研究提供了新的方向。与此同时，过度异常活化的STING信号通过促进炎性PMN的形成，为肿瘤转移提供了关键条件。因此，干预PMN是防治肿瘤转移的有效策略，且与中医药理论“已病防变”的思想不谋而合。本项目通过获取肺转移肿瘤细胞衍生的胞外囊泡建立了炎性PMN细胞及动物模型，确证了肺转移肿瘤细胞衍生的外泌体和微颗粒能够诱导炎性PMN的形成，淫羊藿黄酮、活性成分淫羊藿素及淫羊藿黄酮含药微颗粒在体内外抑制PMN关键炎性指标FN、LOX、S100A8/A9等蛋白的表达，减少炎症因子的释放，并显著减少炎性PMN形成的肺转移。进一步采用现代生物学手段，从分子、细胞和整体动物水平探讨了淫羊藿黄酮对促炎PMN中cGAS-STING信号的调控作用，确证了炎性PMN及淫羊藿黄酮干预下cGAS-STING信号中关键蛋白如STING、TBK1等二聚化、入核、表达等行为变化，结合体内外STING干扰系统，确证了STING 在炎性PMN形成中的关键作用以及与淫羊藿黄酮干预的相关性。最后利用计算机虚拟对接技术，以及细胞热转变分析技术和生物素标记技术验证STING与淫羊藿素的直接结合作用，明确了淫羊藿素通过靶向结合STING，抑制STING通路，抑制肿瘤转移。本项目将扶正补虚中药与PMN联系起来，从全新的角度寻找并揭示其抗肿瘤转移的机制。本项目的实施既是当前肿瘤转移机制与治疗学研究的一个突出的前沿创新点，又是对中药扶正补虚、已病防变的临床治疗肿瘤转移科学内涵的现代药理学研究，为临床防治肿瘤转移提供了新的思路和方法。