乳腺癌来源的细胞外囊泡 miR-425-5p(miR-425)通过新型 miR-425-ZNF24-CCL8 信号轴激活星形胶质细胞促进脑转移

Breast Cancer-Derived Extracellular Vesicle miR-425-5p (miR-425) Promotes Brain Metastasis via Activating Astrocytes Through the Novel miR-425-ZNF24-CCL8 Signaling Axis.

作者信息Grace L Wong, Munazza S Khan, Sara Manore, Shivani Bindal, Ravi Singh, Hui-Wen Lo
PMID41977380
发布时间2026-03-31
DOI10.3390/ijms27073197

实验完整度

包含患者血清和 GEO 数据集分析、体外细胞系和原代星形胶质细胞实验、类器官样乳腺球实验、动物模型(心内注射)及机制验证(双荧光素酶、ChIP-qPCR)。

主要模型

SKBR3 细胞系(HER2 富集型乳腺癌)及其脑转移亚系 SKBRM CN34 细胞系(三阴性乳腺癌)及其脑转移亚系 CN34-BRM 永生化人星形胶质细胞(E6/E7/hTERT) 雌性无胸腺小鼠心内注射模型

重点核对

乳腺癌细胞系 SKBR3 和 CN34 及其脑转移亚型 星形胶质细胞活化(GFAP 蛋白和 mRNA 表达) miR-425 过表达或抑制后乳腺球形成能力 ZNF24 与 CCL8 启动子结合的 ChIP-qPCR 小鼠心内注射模型中脑转移的大小(IVIS 成像)

摘要

乳腺癌脑转移(BCBM)的机制仍未完全阐明。在此,我们鉴定出 BCBM 患者血清中的细胞外囊泡(EVs)含有高水平的 microRNAs(miRNAs)-107 和 -425。miR-107 和 miR-425 在脑转移中表达升高,且其升高与患者预后不良相关。miR-107 和 miR-425 的异位表达促进了乳腺球形成;然而,抑制 miR-425(而非 miR-107)可抑制乳腺癌乳腺球形成。我们进一步观察到,来自 miR-425 过表达乳腺癌细胞的 EVs 强烈激活星形胶质细胞,而其抑制剂则消除该效应。来自 miR-425 激活的星形胶质细胞的条件培养基促进了乳腺球形成。为阐明 miR-425 如何激活星形胶质细胞,我们发现,在星形胶质细胞内,miR-425 抑制转录因子 ZNF24 的表达,进而下调 CCL8 细胞因子的表达/分泌,导致随后星形胶质细胞的激活。利用小鼠研究,我们进一步确定了 miR-425 在脑转移形成中的作用,并观察到与对照细胞相比,过表达 miR-425 的乳腺癌细胞在小鼠脑中表现出显著更具侵袭性的生长。对小鼠脑转移的免疫组织化学和免疫荧光分析显示,与对照肿瘤相比,过表达 miR-425 的肿瘤表现出显著增强的星形胶质细胞活化、瘤内积聚和增殖,以及 ZNF24 表达降低。总之,我们的研究结果首次证明,乳腺癌 EV 来源的 miR-425 通过脑微环境中星形胶质细胞的激活,经由新型 EV-miR-425-ZNF24-CCL8 信号轴促进 BCBM。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
乳腺癌来源的细胞外囊泡 miR-425 是否通过激活星形胶质细胞促进乳腺癌脑转移,其潜在机制是什么?
核心机制
乳腺癌细胞分泌含 miR-425 的 EVs,miR-425 被星形胶质细胞摄取后直接抑制转录因子 ZNF24,解除 ZNF24 对 CCL8 的直接转录抑制,导致 CCL8 分泌增加,进而激活星形胶质细胞,促进脑转移生长。
主要证据
BCBM 患者血清中 miR-425 升高;miR-425 过表达促进乳腺球形成;EV-miR-425 激活星形胶质细胞;miR-425 直接靶向 ZNF24 3'-UTR;ZNF24 直接结合 CCL8 启动子并抑制其表达;心内注射模型中 miR-425 过表达增加脑转移大小,并伴随星形胶质细胞活化增加和 ZNF24 降低。
研究意义
首次证明 EV-miR-425 通过新型 miR-425-ZNF24-CCL8 信号轴激活星形胶质细胞促进乳腺癌脑转移,提示 miR-425 可能作为 BCBM 的治疗靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

发现 miR-107 和 miR-425 在 BCBM 中富集

鉴定与乳腺癌脑转移相关的差异表达 microRNA

分析 GEO 数据集(GSE68373、GSE37407、GSE134108、GSE73002、GSE40525、GSE22220、GSE12276/2034/2603/5327/14020)和 WFBCCC 患者血清 EVs,检测 miR-107 和 miR-425 表达及其与预后的关联。

2

miR-425 对乳腺球形成的影响

评估 miR-107 和 miR-425 对乳腺癌细胞干性的影响

在 SKBR3 和 CN34 细胞中转染 miRNA mimic 或 inhibitor,进行乳腺球形成实验。

3

EV-miR-425 对星形胶质细胞的激活

验证乳腺癌细胞来源的 EV-miR-425 能否激活星形胶质细胞

用 miR-425 模拟物转染 SKBR3 或 CN34 细胞,收集培养基或分离 EVs 刺激人星形胶质细胞,检测 GFAP 表达;或转染 miR-425 抑制剂后刺激。

4

星形胶质细胞分泌因子鉴定

鉴定 miR-425 激活的星形胶质细胞分泌的关键细胞因子

收集 miR-425 模拟物转染的星形胶质细胞条件培养基,进行细胞因子阵列,并验证 CCL8、SCF 等对星形胶质细胞活化和乳腺球形成的影响。

5

miR-425 靶基因的鉴定

识别介导 miR-425 诱导星形胶质细胞活化的下游转录因子

通过 TargetScan 和 GeneCards 预测,检测候选基因表达,并用双荧光素酶报告实验验证 miR-425 与 ZNF24 3'-UTR 的结合。

6

ZNF24 对 CCL8 的调控

验证 ZNF24 是否直接抑制 CCL8 表达并调节星形胶质细胞活化

在星形胶质细胞中过表达或敲低 ZNF24,检测 CCL8 表达;用 ChIP-qPCR 和双荧光素酶报告实验验证 ZNF24 直接结合 CCL8 启动子。

7

体内验证 miR-425 促进脑转移

在体内评估 miR-425 对乳腺癌脑转移生长的影响

将稳定表达荧光素酶和 miR-425 或对照的 SKBR3 细胞心内注射至裸鼠,通过 IVIS 监测脑和骨转移,并进行免疫组化分析。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
SKBR3ATCCHTB-30
支原体检测试剂盒InvivoGenrep-mys-10
普拉莫辛Sigma-Aldrich10-799-050-001
ExoQuick-TC ULTRA 试剂盒System BiosciencesEQULTRA-20TC-1
ExoQuick ULTRA 试剂盒System BiosciencesEQULTRA-20A-1
Nanosight NS50Malvern Instruments--
RNeasy 微型试剂盒Qiagen74106
SuperScript III 逆转录酶Invitrogen18080093
GoTaq qPCR 预混液PromegaA6001
miRNeasy 微型试剂盒Qiagen217004
QuantStudio 3 实时荧光定量 PCR 系统Applied BiosystemsA28137
Lipofectamine RNAiMAX 转染试剂ThermoFisher13778150
X-tremeGENE HP DNA 转染试剂Millipore Sigma6366244001
10% 或 4-20% 预制 SDS-PAGE 凝胶Bio Rad5671033 or 5671093
CCL8/MCP-2 抗体Abcamab155966
SCF 抗体Cell SignalingCST2093S
Vinculin 抗体Cell Signaling TechnologyCST13901S
ZNF24 抗体Santa Cruz Biotechnologysc-392259
Ki-67 抗体Cell Signaling Technology9027S
GFAP 抗体Abcam68428
ZNF24 抗体Proteintech11219-1-AP
PTEN 抗体Cell Signaling TechnologyCST9559
24 孔超低吸附板SigmaAldrichCLS3473
GFAP 抗体Cell Signaling Technology3656
ZNF24 抗体(FITC)Biossbs18508R-FITC
小鼠-小鼠封闭试剂ScyTekMTM015
人细胞因子抗体阵列Abcamab133998
人 MCP2/CCL8 ELISA 试剂盒Abcamab223856
人 SCF ELISA 试剂盒Abcamab176109
小鼠 MCP2 ELISA 试剂盒(CCL8)Abcamab203366
小鼠 SCF ELISA 试剂盒Abcamab197750
EZ-ChIP 试剂盒Millipore Sigma17-371
ZNF24 抗体(用于 ChIP)scbtsc-393359
Secrete-Pair 双发光检测试剂盒GeneCopoeiaLF032
ZNF24 过表达质粒VectorBuilderVB221017-1240ueu
ZNF24 shRNA 质粒Santa Cruz Biotechnologysc-76969-SH
对照 shRNA 质粒Santa Cruz Biotechnologysc-108060
Lenti-miR-425 表达构建体System BiosciencesPMIRH425-PA-1
对照 pre-miRNA 表达构建体System BiosciencesPMIRH000PA-1
Keyence BZ-X810 显微镜KeyenceBZ-X810
小动物活体成像系统Xenogen--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养和转染
细胞系 SKBR3, CN34, SKBRM, CN34-BRM 和永生化人星形胶质细胞的来源和培养条件;转染试剂(Lipofectamine RNAiMAX)的使用方法。
阅读提示:见 Materials and Methods 4.1 和 4.5
EV 分离和表征
使用 ExoQuick 试剂盒分离 EVs,NTA 分析条件;从细胞或血清中分离 EVs 的方法。
阅读提示:见 Materials and Methods 4.2
乳腺球实验
细胞种板密度(500-2000 细胞/孔),计数天数(5/7/10 天),球体大小阈值(>100 µm)。
阅读提示:见 Materials and Methods 4.7
星形胶质细胞活化检测
GFAP 免疫荧光和 mRNA 表达的检测方法;星形胶质细胞刺激条件(EVs 或条件培养基)。
阅读提示:见 Materials and Methods 4.8 和 Figure 3
细胞因子检测
细胞因子阵列和 ELISA 的具体试剂盒及操作;CCL8 和 SCF 检测的样品制备。
阅读提示:见 Materials and Methods 4.9 和 4.10
机制验证
ZNF24 过表达和敲低的效率;双荧光素酶报告实验和 ChIP-qPCR 的具体条件。
阅读提示:见 Materials and Methods 4.11 和 4.12
体内实验
小鼠品系(雌性无胸腺)、周龄(5-6 周)、注射细胞数(2×10^5)、注射方式(心内),IVIS 成像参数。
阅读提示:见 Materials and Methods 4.13