烧烤真伤身！上海交通大学最新研究发现：烧烤产生的这种物质通过外泌体介导肝癌肺转移，未来治疗可瞄准环状RNA！
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2024-07-23 17:45
上海
医生也有60W定律?成功的医生有哪些共性?你和同事的差距是什么时候开始拉开的?Benzo[a]pyrene (B[a]P) 是一种在燃烧过程中产生的致癌污染物，也存在于西方饮食中烧烤肉类中。近日，一篇由 Wei Mu 和 Pengfei Gu 等人发表在Cancer Communications期刊上的研究论文，以 “Exposure of benzo[a]pyrene induces HCC exosome-circular RNA to activate lung fibroblasts and trigger organotropic metastasis” 为题，首次揭示了 B[a]P 如何通过肝细胞癌（HCC）分泌外泌体中的环状 RNA (circRNA) 激活肺成纤维细胞，并诱导远处器官转移的机制。研究背景
除了基因突变和肝炎病毒感染，不健康的生活方式，如偏好高温油炸食物，也被认为促进了肝癌的恶化。Benzo[a]pyrene (B[a]P) 是在油炸和熏制肉类过程中形成的主要前致癌物质，广泛存在于以“西方饮食”为主的人群中。流行病学研究表明，这类人群的肝细胞癌 (HCC) 发病率显著增加。然而，B[a]P 所引起的肝癌细胞如何特异性转移至肺部的机制尚不清楚。研究发现
本文利用体外细胞实验和体内动物模型，揭示了 B[a]P 暴露的肝癌细胞能够通过分泌携带环状 RNA (circRNA) 的外泌体影响远处肺成纤维细胞。具体来说，B[a]P 处理后的肝癌细胞分泌包含 circ_0011496 的外泌体，进入肺成纤维细胞并通过与 miR-486-5p 竞争结合，调控其下游的 Twinfilin-1 (TWF1) 和基质金属蛋白酶 9 (MMP9)，这一过程导致成纤维细胞转变为癌症相关的成纤维细胞 (CAF)，进而促进肺部的转移。临床意义
这项研究为我们理解 B[a]P 暴露导致的肝癌转移提供了重要线索，尤其是解释了肿瘤如何通过外泌体介导的细胞间通信来影响远处非肿瘤细胞的行为。未来，针对这种外泌体中的 circRNA 或其介导的信号途径可能成为肝癌治疗的潜在靶点。实验策略
通过荧光原位杂交 (FISH) 和 RNA 免疫共沉淀 (RIP) 等技术研究 circRNA 和 miRNA 的相互作用。构建腺相关病毒 (AAV) 吸入模型，以验证在肺部特异性激活的 mRNA 表达。数据解读
Figure 1: B[a]P诱导的HCC外泌体激活肺成纤维细胞A. 实验流程图：描述了外泌体提取和后续实验的整个流程。7404肝癌细胞在B[a]P刺激下分泌外泌体，用于与成纤维细胞共培养。B. 透射电子显微镜（TEM）图像捕捉到 B[a]P 处理和未处理 7404 细胞分泌外泌体的杯状结构。C. 纳米粒子跟踪分析（NTA）：外泌体的尺寸分布，大部分在 80-140 nm 范围内，符合典型外泌体的特性。D. 西方转印（Western blot）：检测外泌体标志物（CD81、CD63和TSG101）以验证外泌体的特性。E. 共聚焦成像：显示了SP-DioC18染色的外泌体（绿色）被Dil染色的成纤维细胞（红色）摄取的图像，证实了肿瘤来源外泌体的递送。F-G. qRT-PCR 和 Western blot：显示在预处理的成纤维细胞中，纤维化和促炎症标志物的表达升高，表明这些细胞获得了活动状态。H. 迁移Transwell实验：观察到外泌体处理的成纤维细胞表现出更强的迁移能力。I. Phalloidin染色：显示预处理成纤维细胞中局部粘附点的形态变化。这些结果表明，B[a]P 诱导的外泌体促进了成纤维细胞骨架变化。![]()
Figure 2: B[a]P对肺部预转移生态位形成的贡献A. 实验流程图：描述了肿瘤来源外泌体在体内实验的肺部教育模型。外泌体每3天通过静脉注射一次，共注射5次，用于准备经过外泌体调节的肺部。B. PCR阵列热图：检测预教育肺组织中细胞因子的基因表达，上调的基因图以红色表示。关键通路中的分子包括BMP家族、CCL家族、促炎症分子等。C. 基因表达网络：通过 String 和 Cytoscape3.6.1 软件对肺组织预教育中的顶级15个失调基因进行可视化。D. 活体成像：静脉注射稳定表达荧火虫荧光蛋白的LM3肝癌细胞，定期监测肿瘤的生长和扩散。E. 免疫组织化学（IHC）标记α-SMA，Masson 三色染色显示胶原沉积，表明肺组织纤维化和成纤维细胞激活。F. 肺转移结节：实验结束后，用Bouin液染色固定的肺上观察到肿瘤结节数量，表明7404-100Bap Exo预处理的肺部有更多的肿瘤结节。![]()
Figure 3: B[a]P调控的外泌体 circRNAs 在癌-微环境通讯中的作用A. ceRNA 微阵列：分析显示7404-100Bap Exo中的特定circRNAs显著上调。B. circRNA-miRNA-mRNA 网络分析流程图：通过 circInteractome 和 circBase 数据库预测 B[a]P 调控的 circRNAs。进一步筛选在 7404-100Bap Exo 中与预测的 miRNAs 匹配的下调 miRNAs，构建 circRNA-miRNA-mRNA 调控网络。C. qRT-PCR 分析：验证了这些 B[a]P 诱导的 circRNAs 从肿瘤外泌体传递到成纤维细胞。D. 迁移 Transwell 实验：显示过表达 circ_0011496 的成纤维细胞迁移能力增强。E. Phalloidin 染色：显示过表达 circ_0011496 的成纤维细胞粘附点的形态变化。F. qRT-PCR 分析：在 HLF 细胞中，circ_0011496 过表达使纤维化和促炎症基因表达水平升高。G. qRT-PCR 分析：肿瘤细胞的核、胞质和培养基中 circ_0011496 的表达，证实其在外泌体中的包裹和分泌。![]()
Figure 4: 环状 RNA circ_0011496 的特性和在 CAF 激活中的作用A. circ_0011496（亦称 circCSMD2）的头对尾拼接及 Sanger 测序验证。B-C. qRT-PCR 分析：RNase R 和放线菌素 D 处理验证 circ_0011496 的环状结构和稳定性。D. FISH 分析：通过激光共聚焦显微镜显示 exosomal circ_0011496 在受体 HLF 细胞中的细胞质定位。E-F. qRT-PCR 分析：circ_0011496 siRNAs（si-circ）在 7404-100Bap 细胞和 derived exosomes 中敲低 circ_0011496。G. 迁移 Transwell 实验：敲低的外泌体 circ_0011496 减少 HL 细胞的迁移能力。H-J. Co-culture 实验：敲低 circ_0011496 的外泌体降低了 HCC 细胞在 Lung 模型中的转移能力，古魔体内的circ_0011496 表达及 LM3 注射后的肿瘤转移分析。缩略图比例：20 μm (I); 100 μm (H&J)![]()
主要结论
研究表明，B[a]P 暴露后的肝癌细胞能够通过外泌体传递 circ_0011496，激活肺成纤维细胞的 miR-486-5p/TWF1/MMP9 级联反应，形成预转移生态位，促进 HCC 的肺转移。讨论总结
本文通过上述实验发现，不仅揭示了 B[a]P 的潜在致癌机制，还标明了在 B[a]P 曝露下，肝癌细胞通过释放外泌体 circRNA 诱导远处器官转移的具体分子机制。研究提出外泌体中 circRNA 作为环境致癌物暴露后的分子效应物，可能成为肿瘤治疗的新目标。此外，本研究也强调了预转移生态位在癌症转移中的关键作用，为未来开发以 circRNA 为靶点的治疗方案提供了理论基础。注：本公众号仅针对学术文献进行解读，无任何指导及建议
