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源自结直肠癌相关成纤维细胞的外泌体circ_0084043通过调节miR-140-3p/HIF-1α/VEGF信号轴促进体外内皮细胞血管生成

期刊:HeliyonDOI:10.1016/j.heliyon.2024.e31584

这篇文档属于类型a(单篇原创研究论文),以下是针对该研究的学术报告:


研究团队与发表信息

本研究由Nafiseh Payervand(伊朗伊斯兰阿扎德大学德黑兰医学科学技术学院细胞与分子生物学系)、Katayoon Pakravan(伊朗Tarbiat Modares大学生物科学学院分子遗传学系)、Ehsan Razmara(澳大利亚莫纳什大学澳大利亚再生医学研究所)等学者合作完成,通讯作者为Masoumeh HeshmatiSadegh Babashah。论文发表于期刊Heliyon(2024年5月20日在线发表),标题为《Exosomal circ_0084043 derived from colorectal cancer-associated fibroblasts promotes in vitro endothelial cell angiogenesis by regulating the miR-140–3p/HIF-1α/VEGF signaling axis》。


学术背景与研究目标

科学领域:结直肠癌(CRC)的分子机制与肿瘤微环境(TME)调控。
研究背景
1. 临床需求:CRC是全球第三大常见癌症,死亡率高,晚期患者预后差,亟需早期诊断标志物和新型治疗靶点。
2. circRNA的潜力:环状RNA(circRNA)因稳定性高、可作为miRNA海绵(miRNA sponge)的特性,成为癌症诊断标志物的候选分子,但其在CRC中的功能机制尚不明确。
3. 肿瘤微环境的作用:癌症相关成纤维细胞(CAFs)通过外泌体(exosome)传递非编码RNA(ncRNA),调控内皮细胞血管生成(angiogenesis),但具体机制未阐明。

研究目标
1. 鉴定CRC患者血清中6种circRNA(circ_0060745、circ_001569等)的诊断价值;
2. 揭示CAF来源的外泌体circ_0084043通过miR-140–3p/HIF-1α/VEGF轴促进内皮细胞血管生成的机制。


研究流程与方法

1. 临床样本与生物信息学分析

  • 样本:45例CRC患者和45例健康对照的血清,年龄45–70岁,经组织病理学确诊(TNM分期)。
  • circRNA筛选:通过qRT-PCR检测6种circRNA在血清中的表达,结合生物信息学工具(CircInteractome、miRTarBase)预测其靶向miRNA(如miR-140–3p)。
  • 诊断价值评估:ROC曲线分析AUC值,验证circRNA区分CRC与健康样本的能力。

2. CAF分离与外泌体表征

  • 细胞模型:从CRC患者肿瘤组织分离CAFs和正常成纤维细胞(NFs),通过免疫荧光染色(α-SMA、PDGFR-α)和qRT-PCR(vimentin、FAP)鉴定。
  • 外泌体提取:超速离心法纯化外泌体,电镜(SEM)观察形态(50–150 nm),Western blot检测标志蛋白CD9(外泌体阳性)和Calnexin(阴性对照)。
  • 功能验证:PKH26荧光标记外泌体,与脐静脉内皮细胞(HUVECs)共培养,验证内化效率。

3. 血管生成实验

  • 增殖与迁移:CCK-8和Transwell实验显示,CAF外泌体(100 μg/mL)显著促进HUVECs增殖和迁移(*p<0.01*)。
  • 体外血管形成:Matrigel实验表明,CAF外泌体增加HUVECs的管状结构长度和分支数(*p<0.01*)。
  • VEGF通路激活:ELISA和Western blot显示CAF外泌体上调VEGFA表达及VEGFR2磷酸化水平。

4. 分子机制解析

  • circ_0084043功能:siRNA敲低circ_0084043后,HUVECs的VEGFA表达和血管生成能力下降(*p<0.05*)。
  • miR-140–3p作用:双荧光素酶报告实验证实circ_0084043直接结合miR-140–3p,而miR-140–3p抑制HIF-1α(VEGFA转录激活因子)的表达。
  • 挽救实验:共转染miR-140–3p抑制剂可逆转circ_0084043敲低对血管生成的抑制作用。

主要结果与逻辑链条

  1. 诊断标志物:6种circRNA在CRC血清中高表达(如circ_0084043的AUC=0.93),且与淋巴结转移和TNM分期正相关(除circRS-7外)。
  2. CAF外泌体促血管生成:CAF外泌体通过传递circ_0084043,上调VEGFA,激活内皮细胞增殖、迁移和管形成。
  3. 分子机制:circ_0084043作为miR-140–3p海绵,解除miR-140–3p对HIF-1α的抑制,从而激活VEGF信号轴(图6所示)。

结论与价值

科学意义
1. 首次揭示CAF外泌体circ_0084043通过miR-140–3p/HIF-1α/VEGF轴驱动CRC血管生成的分子机制;
2. 提出circ_0084043作为CRC诊断标志物和抗血管生成治疗靶点的潜力。

应用价值
1. 血清circRNA panel可辅助CRC早期诊断;
2. 靶向circ_0084043或miR-140–3p可能成为抑制CRC转移的新策略。


研究亮点

  1. 创新性:首次将CAF外泌体circRNA与血管生成机制关联,填补了TME中细胞间通讯的研究空白。
  2. 方法学:结合临床样本、原代细胞培养和多组学分析,验证了circRNA/miRNA/HIF-1α/VEGF通路的完整性。
  3. 转化潜力:circ_0084043的高AUC值(0.93)为其临床转化提供了强有力支持。

其他有价值内容

  • 数据可用性:原始数据可通过通讯作者获取,补充材料包含电泳原始图像(Supplementary Figs. S5–S10)。
  • 伦理声明:研究经伊斯兰阿扎德大学伦理委员会批准(IR.IAU.PS.REC.1400.245),所有患者签署知情同意书。

(报告字数:约1500字)

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