肝癌来源的胞外体PTK6可诱导肺部CHI3L1的分泌，从而促进肺转移微环境的形成

《Cancer Letters》：Liver cancer-derived exosomal PTK6 induces the secretion of pulmonary CHI3L1 to facilitate lung metastatic niche formation

肝癌肺转移特异性生物标志物CHI3L1及靶向治疗研究 CHI3L1与肝癌肺转移显著相关，通过HCC来源外泌体介导的PTK6/STAT3通路促进肺微环境重塑及血管生成。靶向抑制CHI3L1或使用bruc尼霉素可显著降低肺转移。该研究确立CHI3L1为肺转移特异性标志物及治疗靶点。

　　

Jinxian Yang|Han Yu|Caiming Zhong|Lingyan Xu|Yuting Song|Yushan Miao|Qiqi Cao|Wen Wen|Hao Tang|Shuzhen Chen|Hongyang Wang

海军医学大学第三附属医院，国家肝癌中心，上海，200438，中国

摘要

肝细胞癌（HCC）的远处转移最常见的部位是肺部。与转移到其他部位或无转移相比，HCC患者中Chitinase-3样蛋白1（CHI3L1）水平升高与肺部转移有显著关联。富含蛋白酪氨酸激酶6（PTK6）的HCC来源的外泌体通过PTK6介导的STAT3磷酸化（p-STAT3）诱导肺上皮细胞分泌CHI3L1，从而促进血管生成并有助于肺部转移前微环境的形成。CHI3L1水平的升高增强了HCC细胞的迁移和血管生成，促进了肺部转移微环境的形成。使用中和抗体靶向CHI3L1或在肺细胞中通过AAV2-shChi3l1敲低CHI3L1显著减少了体内的肺部转移。此外，硼替佐米在体外和体内均抑制了CHI3L1的分泌，从而抑制了HCC的肺部转移。本研究将CHI3L1确立为HCC肺部转移的特异性生物标志物和治疗靶点。

引言

肝癌严重威胁全球公共卫生。预计到2025年，全球每年新发病例数将超过100万例。肝细胞癌（HCC）作为主要的肝癌类型，是全球癌症相关死亡的第三大原因^[1]。肺部转移是远处侵袭性进展的最常见形式，也是与HCC相关的主要死亡原因之一[2]、[3]、[4]。尽管在过去几十年中，HCC的预防、诊断和治疗取得了显著进展，但肺部转移的早期检测仍依赖于高分辨率影像筛查。鉴于现有生物标志物的局限性，迫切需要更便捷且经济可行的检测方法。

转移的发病机制包含多个步骤，需要原发肿瘤（“种子”）和远处转移器官中的促肿瘤微环境（“土壤”）的协调。原发肿瘤与“土壤”相互作用，促进转移，例如分泌生物活性细胞因子、重塑细胞外基质（ECM）以及促进血管生成，为循环肿瘤细胞在远处器官的定植创造条件[5]、[6]。肿瘤来源的外泌体是这种交流中的关键载体，它们可以传递蛋白质、DNA、信使RNA和microRNA等物质到受体细胞[7]、[8]。多项研究表明，在明显转移出现之前释放的外泌体已经为“转移微环境”做好了准备，并促进了转移的器官趋向性[9]、[10]、[11]、[12]。

在本研究中，为了识别与HCC肺部转移相关的细胞因子，我们发现由CHI3L1基因编码的一种保守分泌蛋白在具有肺部转移的HCC患者血清中的表达显著升高，而在无转移的患者中则没有这种升高。先前的研究已经证实，CHI3L1表达升高与气道炎症和微环境重塑等状况密切相关，包括哮喘和感染[13]、[14]。在肝脏疾病方面，CHI3L1表达被认为是肝纤维化和HCC的潜在诊断生物标志物和预后预测因子^[15]。此外，CHI3L1在多种癌症类型中表现出免疫抑制作用，如胶质母细胞瘤、前列腺癌、皮肤癌和乳腺癌[16]、[17]。在膀胱癌和口腔癌患者中，血清CHI3L1水平升高通常与较差的预后相关[18]、[19]。然而，CHI3L1在HCC肺部转移中的作用尚未得到讨论。

为了确认CHI3L1作为HCC肺部转移的可靠生物标志物，我们的研究发现，在具有肺部转移的HCC患者血清中，CHI3L1水平明显高于无转移的HCC患者、其他器官转移的HCC患者或肺癌患者。为了阐明与肺部转移相关的CHI3L1水平升高的机制，我们研究了CHI3L1的来源。体外分析显示，肺上皮细胞与HCC细胞系之间的相互作用中，外泌体作为细胞间通讯的介质。体内研究表明，来自高度转移性肝癌细胞系的外泌体增强了肺部CHI3L1的表达，并促进了肺部转移的形成。此外，还鉴定了HCC来源外泌体传递的生物活性分子，并确认了相关的下游信号通路。本研究旨在为HCC肺部转移的血清检测生物标志物提供新的见解，并提出一个新的治疗靶点。

患者样本

患者样本

人类血清和组织样本来自中国上海东方肝胆外科医院（EHBH）的HCC患者，包括有肺部转移和无肺部转移的患者。无肺部转移的患者进一步分为非转移性HCC组和其他部位（如骨骼、大脑）转移的HCC组。原发性肺癌患者的血清来自上海长征医院（上海，中国）。健康个体的血清被收集作为对照用于进一步研究。

具有肺部转移的HCC患者中CHI3L1表达升高

为了识别参与HCC肺部转移的功能性细胞因子，我们从具有（n = 3）和无（n = 3）肺部转移的HCC患者中收集了血清。使用针对肿瘤侵袭/转移相关蛋白的细胞因子抗体阵列进行分析，发现具有肺部转移的患者的CHI3L1水平升高，位列升高的前五种细胞因子之一（图1A和B）。为了评估转移的器官趋向性，通过ELISA对四个队列的血清CHI3L1进行了定量：具有肺部转移的HCC

讨论

肝癌是全球46个国家癌症死亡原因中的前三位。据估计，到2040年，新发病例和死于肝癌的人数可能增加55%以上^[23]。晚期肝癌的治疗失败主要是由于复发和远处转移，这归因于肿瘤的强烈代谢^[24]。肺部转移是HCC远处侵袭性进展最常见的部位[2]、[3]。在这项研究中，我们首先进行了筛查

作者贡献声明

Hong-Yang Wang：撰写 – 审稿与编辑，监督，概念构思。Shu-Zhen Chen：撰写 – 审稿与编辑，初稿撰写，监督，正式分析，数据管理，概念构思。Hao Tang：撰写 – 审稿与编辑，监督，方法学。Wen Wen：撰写 – 审稿与编辑，正式分析，概念构思。Qi-Qi Cao：撰写 – 审稿与编辑，资源协调。Yu-Shan Miao：撰写 – 审稿与编辑，数据管理。Yu-Ting Song：撰写 – 审稿与编辑，

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

竞争利益声明

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究发现的miRNA和转录组测序数据可应要求提供。感兴趣的研究人员可以联系通讯作者以获取这些数据。关于数据访问和共享的具体细节将在咨询时提供，以确保符合相关的伦理和机构指南。

财务支持声明

本工作得到了国家自然科学基金（81802878, 82173146）、上海市卫生健康委员会（2022XD036）和东方人才计划青年项目（2022）的支持。

竞争利益声明

作者声明没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金（81802878, 82173146）、上海市卫生健康委员会（2022XD036）和东方人才计划青年项目（2022）的支持。我们还要感谢上海肝胆肿瘤生物学重点实验室以及教育部肝癌信号调控与靶向治疗重点实验室、第二军医大学的支持。同时，我们也感谢Shan-Hua Tang、Dan Cao等人的帮助。