结直肠癌（Colorectal Cancer, CRC）是一种常见的恶性肿瘤，在世界范围内发病率排名第三，死亡率排名第二。手术、放疗、化疗、分子靶向治疗、免疫治疗等治疗方式显著提高了结直肠癌患者的生存率。然而，约19.4-20.1%的结直肠癌患者术后仍出现肿瘤复发和远端器官转移。术后复发和转移已成为结直肠癌患者死亡的主要原因，肝转移是结直肠癌患者长期生存的重要障碍。因此，迫切需要深入研究肝转移的病理和分子机制，克服现有的术后治疗障碍，探索更有效的治疗策略，以提高结直肠癌术后患者的生存率。

研究发现了富含circ-0034880的外泌体促进巨噬细胞活化，重塑肝脏肿瘤微环境，有利于癌症的肝转移。进一步基于circ-0034880的高通量药物筛选发现了中药来源的人参皂苷Rb1可显著抑制其表达。通过DARTS技术，研究人员发现了人参皂苷Rb1通过结合并抑制环状RNA生成中的一个关键蛋白QKI发挥作用，并利用SPR等技术实验证明了二者间的直接相互作用。本研究不仅发现了外泌体circRNA在结直肠癌肝转移的重要作用，而且为阻断该路径从传统中药中找到了潜在先导化合物人参皂苷Rb1，并揭示了Rb1通过调控QKI蛋白进而抑制外泌体circRNA发挥抗结直肠癌肝转移的明确机理，为临床药物转化提供了坚实基础。

01外泌体circ-0034880通过调控SPP1来促进巨噬细胞的表型转化

研究人员基于临床血浆外泌体样本验证，发现了一个环状RNA circ-0034880与结直肠癌的肝转移密切相关（图1A-B）。随后，研究者通过肝转移小鼠模型发现外泌体处理促进CD11B+和CD206+巨噬细胞在转移前肝脏中的显著浸润，携带circ-0034880的外泌体能够激活CD206+活化肿瘤巨噬细胞来促进结直肠癌细胞的肝转移（图1C）。进一步探究携带circ-0034880的外泌体对巨噬细胞的激活作用机制，转录组数据结合体内外实验结果表明，circ-0034880和巨噬细胞活化的关键蛋白SPP1竞争结合miRNA，使其不被miRNA所抑制（图1D-G）。因此携带circ-0034880的外泌体被巨噬细胞摄取后直接促进SPP1表达，促进SPP1-high巨噬细胞亚群的增加。

图1  外泌体circ-0034880通过调控SPP1来促进巨噬细胞的表型转化

02人参皂苷Rb1通过阻止外泌体介导的巨噬细胞激活来防止结直肠癌肝转移

基于circ-0034880的重要作用，下调其表达可以作为抑制癌症肝转移的策略。于是作者对103种天然产物进行了筛选，寻找通过circ-0034880发挥作用的潜在治疗药物。初步剂量筛选后，研究者选择了71种天然产物进一步探究它们对circ-0034880表达的影响（图2A），qPCR分析结果显示，人参皂苷Rb1展现出了最强的抑制作用，可能成为抗结直肠癌转移的理想药物（图2B-C）。进一步的实验结果显示，人参皂苷Rb1预处理的肿瘤细胞来源的外泌体，其作用于巨噬细胞后下游的SPP1的蛋白表达造成下调作用，后续对结直肠癌细胞迁移能力下降，效果类似于沉默该环化RNA（图2D-E）。

图2 人参皂苷Rb1通过阻止外泌体介导的巨噬细胞激活来防止结直肠癌肝转移

03人参皂苷Rb1通过靶向QKI蛋白抑制circ-0034880的生物发生

进一步探究人参皂苷Rb1抑制circ-0034880表达的作用机制，研究者利用DARTS技术对小鼠肿瘤细胞中与人参皂苷Rb1相互作用的靶蛋白进行了研究，结果筛选出了151种差异蛋白（图3A-B）。研究者通过文献资料挖掘与circRNAs生物发生的蛋白，Venn图分析发现差异蛋白中的QKI是人参皂苷Rb1的潜在作用靶点（图3C）。接下来采用CETSA实验验证了QKI和Rb1的结合，证实了Rb1能够显著增加QKI的热稳定性（图3D）。进一步利用SPR实验，验证了人参皂苷Rb1与QKI之间具有很强的亲和力（KD=10.33μM）（图3E），分子对接结果提示Rb1与QKI蛋白的RNA结合域重叠（图3F）。最后功能实验表明，敲除QKI后能够显著抑制该环状RNA的表达（图3G），且Rb1预处理的肿瘤细胞来源的外泌体失去了促进癌症肝转移的作用（图3H-I）。

图3 人参皂苷Rb1通过靶向QKI蛋白抑制circ-0034880的生物发生

总结与讨论

本研究为我们提供了一种创新的研究模式，不仅揭示了携带环状RNA的外泌体重塑肝肿瘤微环境的深入机制，还通过对天然产物的筛选研究，发现了具有抗肿瘤潜力的天然产物人参皂苷Rb1。进一步的靶点筛选实验还发现Rb1通过靶向QKI蛋白，降低circ-0034880的生物合成，从而预防结直肠癌肝转移。本研究将药物靶点和外泌体机制两大研究热点结合在一起，提升了外泌体作为疾病靶点的研究价值，也为结直肠癌肝转移的临床治疗提供了新的可能，为其它研究者的创新研究打开了脑洞。

文章来源：Zhou J, Song Q, Li H, Han Y, Pu Y, Li L, Rong W, Liu X, Wang Z, Sun J, Song Y, Hu X, Zhu G, Zhu H, Yang L, Ge G, Li H, Ji Q. Targeting circ-0034880-enriched tumor extracellular vesicles to impede SPP1highCD206+ pro-tumor macrophages mediated pre-metastatic niche formation in colorectal cancer liver metastasis. Mol Cancer. 2024 Aug 20;23(1):168. doi: 10.1186/s12943-024-02086-9. PMID: 39164758; PMCID: PMC11334400.

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