肿瘤干细胞源性的外泌体促进结直肠癌细胞的化疗耐药和侵袭

作     者：高心雨 毛子俊 黄圣喆 黄钢 杨浩 GAO Xin-Yu;MAO Zi-Jun;HUANG Sheng-Zhe;HUANG Gang;YANG Hao

作者机构：上海理工大学健康科学与工程学院研究生院上海200093 上海健康医学院上海市分子影像学重点实验室上海201318 

出 版 物：《中国生物化学与分子生物学报》 (Chinese Journal of Biochemistry and Molecular Biology)

年 卷 期：2024年第40卷第8期

页      面：1119-1131页

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 071009[理学-细胞生物学] 09[农学] 0901[农学-作物学] 090102[农学-作物遗传育种] 

基　　金：国家自然科学基金(No.82372852) 上海市自然科学基金(No.23ZR1427500) 上海市分子影像学重点实验室建设项目(No.18DZ2260400)资助 

主　　题：结直肠癌 肿瘤干细胞 外泌体 耐药 侵袭 

摘      要：肿瘤干细胞作为肿瘤组织中一小群具有自我更新和多向分化潜能的细胞,可以启动原发肿瘤并介导治疗耐药、肿瘤复发和转移,但其在细胞间层面如何影响结直肠癌的机制仍尚不清楚。因此,本文探究了肿瘤干细胞及其分泌的外泌体对结直肠癌恶性表型的影响。首先,从结直肠癌肿瘤组织中分离出CD166+CD44+肿瘤干细胞(CSC),通过超速离心法提取肿瘤干细胞源性的外泌体(CSC-exo)和结直肠癌SW480细胞源性的外泌体(S-exo),并进行NTA粒径分析、电镜观察和Western印迹鉴定。将成功分离得到的CSC和CSCexo与结直肠癌SW480细胞共培养,共培养后的细胞通过CCK-8、细胞凋亡实验发现,经过CSC或CSCexo共培养后的SW480细胞凋亡率从20%下降至13%(P0.01),并且侵袭能力显著增加(P0.001)。此外,通过动物体内实验发现,S-exo治疗组的肿瘤生长速度比CSCexo治疗组的缓慢,CSCexo抑制了5-FU对结直肠癌肿瘤的药物疗效。PET/CT显像、免疫组化分析以及Western印迹结果显示,CSCexo增强了结直肠癌肿瘤对葡萄糖类似物18F-FDG的摄取和糖酵解酶HK2、PFKFB2、PKM2和LDHA的表达。此外,用siRNA干扰糖酵解酶的表达会阻断CSCexo引起的耐药现象。综上,本研究表明,结直肠癌干细胞传递外泌体影响肿瘤葡萄糖代谢途径,并促进化疗耐药和侵袭能力,揭示了恶性肿瘤微环境的形成和动态变化机制。