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科研速递|丁克峰教授团队揭示外泌体ANGPTL1蛋白通过调控肝脏Kupffer细胞分泌谱抑制结直肠癌肝转移的机制

2021年01月19日

来源：肿瘤资讯

浙江大学医学院附属第二医院大肠外科丁克峰教授团队近日在Journal of Experimental & Clinical Cancer Research（IF：7.068）发表了题为Exosomal ANGPTL1 attenuates colorectal cancer liver metastasis by regulating Kupffer cell secretion pattern and impeding MMP9 induced vascular leakiness的研究论文。研究发现：外泌体中的血管生成素类似蛋白1（ANGPTL1）通过重新编程Kupffer细胞并降低MMP9表达来减轻结直肠癌的肝转移，并阻止肝转移微环境中的血管渗透性。论文第一作者为博士研究生蒋凯，陈海燕博士及硕士研究生方绎旻为共同第一作者，丁克峰教授为通讯作者。

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肝转移是结直肠癌死亡的主要原因。丁克峰教授团队长期致力于结直肠癌肝转移的分子机制研究。课题组前期发现ANGPTL1在结直肠癌组织中表达下调，并且具有抑制肝转移的作用。针对肺癌与肝癌的研究也证实了ANGPTL1的抑癌功能。然而，作为一个外分泌蛋白，ANGPTL1对远处转移靶器官微环境的作用尚不明确。

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有趣的是，既往有研究报道ANGPTL1存在于外泌体中，但其功能未知。外泌体是活细胞分泌的直径50~160nm的微囊泡，目前认为外泌体能够依赖其携带的特殊分子（核酸、蛋白质、脂质等）实现细胞间的远程调控。那么，ANGPTL1蛋白是否能够借助外泌体对肠癌的肝转移发挥特定的调控功能正是本研究试图探索的关键科学问题。

根据实验结果，丁克峰教授团队发现，相较于配对正常肠粘膜组织，结直肠癌组织来源的外泌体中ANGPTL1的表达水平明显降低。为进一步探究外泌体ANGPTL1对结直肠癌肝转移的作用，研究者利用过表达ANGPTL1的肠癌细胞获取高表达ANGPTL1的外泌体。之后，在小鼠眼球后注射外泌体教育模型和经脾肝转移模型中发现：相较于肿瘤来源外泌体，高表达ANGPTL1的外泌体能够明显减轻肝脏转移瘤负荷。这提示携带ANGPTL1的外泌体对小鼠肝脏转移前微环境产生了影响。由于ANGPTL1具有调控血管的功能，研究者进一步进行了小鼠体内荧光素渗漏实验。实验结果显示高表达ANGPTL1的外泌体能够抑制小鼠肝脏血管渗漏作用，提示外泌体ANGPTL1可能通过阻止肝脏血管渗漏减弱结直肠癌肝转移（图1）

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图1. 外泌体ANGPTL1减弱结直肠癌肝转移并抑制肝脏血管渗漏。a. 小鼠外泌体教育及经脾肝转移模型示意图；b、c. 高表达ANGPTL1的外泌体（ANGPTL1-Exo）减弱结直肠癌细胞肝转移灶肿瘤负荷；d. 体内荧光素渗漏实验结果提示ANGPTL1-Exo抑制小鼠肝脏的血管渗漏

为探究外泌体ANGPTL1影响肝脏转移前微环境的作用机制，研究者通过外泌体示踪实验明确了外泌体主要被肝脏Kupffer细胞吞噬（图2）。进一步转录组测序的结果提示，外泌体ANGPTL1改变了Kupffer细胞的分泌谱，其中MMP9差异最显著。体内外血管通透性实验也证实了外泌体ANGPTL1通过下调Kupffer细胞MMP9表达抑制了肝脏血管渗漏。最后，研究者通过KEGG富集分析发现外泌体ANGPTL1能够抑制JAK2-STAT3信号通路，并验证了外泌体ANGPTL1通过该通路下调Kupffer细胞MMP9表达（图3）。

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图3.研究机制模式图

综上所述：高表达ANGPTL1的外泌体进入肝脏被Kupffer细胞吞噬，抑制Kupffer细胞内JAK2-STAT3信号通路，下调MMP9表达，降低肝脏血管内皮通透性，从而阻止了循环肿瘤细胞在肝脏的定植，减弱结直肠癌肝转移。

参考文献

1. Chen H, Xiao Q, Hu Y, et al. ANGPTL1 attenuates colorectal cancer metastasis by up-regulating microRNA-138[J]. J Exp Clin Cancer Res, 2017;36:78.

2. Xu Y, Liu YJ, Yu Q. Angiopoietin-3 inhibits pulmonary metastasis by inhibiting tumor angiogenesis[J]. Cancer Res, 2004;64:6119–26.

3. Kalluri R, LeBleu VS. The biology, function, and biomedical applications of exosomes[J]. Science, 2020;367.

4. Zeng Z, Li Y, Pan Y, et al. Cancer-derived exosomal miR-25-3p promotes pre-metastatic niche formation by inducing vascular permeability and angiogenesis[J]. Nat Commun, 2018;9:5395.

第一作者

蒋凯

浙江大学医学院肿瘤学博士研究生在读，浙江大学学术新星计划项目入选者。主要从事结直肠癌肝转移机制及外泌体研究，以主要参与人参与多项国家自然基金的研究工作。

通讯作者

丁克峰

教授、主任医师，国家重点研发计划首席科学家，浙江大学医学部教授、主任医师、博士生导师。浙江大学肿瘤学学位点负责人，浙江大学求是特聘医师。浙江大学医学院附属第二医院副院长、浙江大学肿瘤研究所副所长、浙江省医学分子生物学重点实验室主任。主持国家“十三五”重点研发计划1项，国家自然科学基金7项，浙江省重点研发计划1项以及多项省部级课题。现担任中国抗癌协会理事，中国抗癌协会大肠癌专业委员会候任主任委员；浙江省抗癌协会大肠癌专业委员会主任委员，浙江省肿瘤转移专业委员会主任委员，浙江省医学会肿瘤外科分会副主任委员。

责任编辑：Linda
排版编辑：肿瘤资讯-晓彤

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