高转移潜能细胞外泌体对肝癌细胞迁移侵袭影响及其机制

作     者：魏思佳 柳诗雅 马亮亮 孙立新 冉宇靓 孙力超 WEI Sijia;LIU Shiya;MA Liangliang;SUN Lixin;RAN Yuliang;SUN Lichao

作者机构：国家癌症中心·国家肿瘤临床医学研究中心·中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院分子肿瘤学国家重点实验室北京100021 

出 版 物：《中华肿瘤防治杂志》 (Chinese Journal of Cancer Prevention and Treatment)

年 卷 期：2023年第30卷第13期

页      面：782-792页

学科分类：1002[医学-临床医学] 100214[医学-肿瘤学] 10[医学] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(82073278) 中国医学科学院医学与健康科技创新工程项目(2021-I2M-1-067) 国家癌症中心中国医学科学院肿瘤医院人才激励计划(肿人发3号) 

主　　题：肝癌细胞 外泌体 干性特性 迁移侵袭 上皮-间质转化能力 

摘      要：目的探讨高转移潜能肝癌细胞来源的外泌体对肝癌细胞的迁移侵袭能力、干性特征及上皮-间质转化等恶性表型的影响及其可能的作用机制。方法差速离心法提取高转移潜能肝癌细胞HCCLM3的外泌体,采用透射电镜(TEM)、蛋白质印迹、纳米颗粒跟踪分析(NTA)实验对外泌体进行鉴定,免疫荧光实验检测高转移肝癌细胞外泌体可以被肝癌细胞内吞而发挥作用;分别采用无血清成球实验、Transwell实验、CCK-8实验、克隆形成实验检测高转移肝癌细胞外泌体对肝癌细胞的自我更新、迁移侵袭和增殖能力的影响;蛋白质印迹实验检测高转移肝癌细胞外泌体处理后肝癌细胞中干性相关标志物以及PI3K/AKT/mTOR信号通路蛋白表达量的变化。结果高转移潜能细胞条件培养基(CM)促进肝癌细胞的迁移侵袭和自我更新能力。在MHCC97L细胞中,迁移结果显示,高转移条件培养基组迁移数(92.33±5.03)明显高于正常培养基组(57.66±4.04)和移除外泌体条件培养基组(32.33±3.05),F=160.10,P0.001;侵袭结果显示,高转移条件培养基组迁移数(105.33±12.58)高于正常培养基组(65.33±9.01)和移除外泌体条件培养基组(26.00±4.35),F=54.75,P0.001。在Bel-7402细胞中,迁移结果显示,高转移条件培养基组迁移数(143.66±23.00)明显高于正常培养基组(73.33±12.58)和移除外泌体条件培养基组(38.00±6.08),F=35.94,P0.001;侵袭结果显示,高转移条件培养基组迁移数(155.33±6.65)也显著高于正常培养基组(75.33±10.21)和移除外泌体培养基组(38.00±3.61),F=200.00,P0.001。无血清成球结果显示,在MHCC97L细胞中,高转移条件培养基组成球个数(165.66±19.21)高于正常培养基组(113.0±14.17)和移除外泌体条件培养基组(74.33±7.76),F=29.99,P0.001;在Bel-7402细胞中,高转移条件培养组(165.66±28.02)也显著高于正常培养基组(99.66±11.67)及移除外泌体条件培养基组(63.00±7.21),F=25.02,P0.01。成功提取高转移潜能肝癌细胞HCCLM3的外泌体,透射电镜下细胞的外泌体呈双层囊泡样结构并且表达外泌体的分子标志物CD63、CD81和TSG101。Nanogsight纳米粒径分析仪显示,外泌体颗粒呈现无规则的布朗运动,直径在40~150 nm HCCLM3细胞的外泌体直径最高峰为132 nm;经HCCLM3细胞外泌体处理48 h后,肝癌细胞MHCC97L、Bel-7402增殖能力显著增强,在MHCC97L中,对照组和外泌体组克隆形成数分别为278.80±33.47和354.00±47.18,t=3.183,P0.01;在Bel-7402细胞中,对照组和外泌体组克隆形成数分别为205.83±29.86和290.20±53.38,t=3.377,P0.01;迁移、侵袭能力也显著增强,在MHCC97L中,对照组和加入外泌体组迁移数分别为37.67±8.32和81.00±12.77,t=4.924,P0.01;侵袭数分别为24.67±5.85和63.00±9.00,t=6.182,P0.01。在Bel-7402中,对照组和加入外泌体组迁移数分别为62.00±8.54和113.33±11.50,t=6.205,P0.01;侵袭数分别为47.00±9.16和175.00±20.66,t=9.808,P0.001。自我更新能力也显著增强,在MHCC97L中,对照组和外泌体组成球数分别为22.67±4.51和42.00±5.00,t=4.973,P0.01;在Bel-7402中,对照组和外泌体组成球数分别16.66±4.04和31.33±4.04,t=4.445,P0.05。蛋白质印迹实验结果显示,MHCC97L和Bel-7402外泌体组和对照组相比,干性相关标志物OCT4、SOX2表达含量升高,均P0.05;上皮-间质转化蛋白E-cadherin含量下降(P0.05),Vimentin、Snail蛋白含量增高(均P0.05);2组细胞加入外泌体处理后,PI3K、AKT、mTOR磷酸化水平升高,均P0.05。结论高转移潜能肝癌细胞外泌体可以增强肝癌细胞的干性和上皮-间质转化能力来促进其转移,同时可以通过激活PI3K/AKT/mTOR信号通路来发挥其作用。