辐射抗性通过改变RNA代谢促进三阴性乳腺癌转移的新机制

《SCIENCE ADVANCES》：Resistance to radiation enhances metastasis by altering RNA metabolism

本研究针对三阴性乳腺癌患者放疗后易发生远处转移的临床难题，深入探讨了辐射抗性与转移潜能之间的内在联系。研究人员发现辐射抗性肿瘤细胞通过NRF2-HNRNPL信号轴调控环状RNA形成，这些circRNA作为分子海绵吸附let-7 miRNA，从而稳定ITGB3 mRNA表达，最终增强肿瘤细胞的迁移和骨转移能力。该研究发表于《SCIENCE ADVANCES》，为TNBC放疗后转移的防治提供了新的理论依据和治疗靶点。

　　

在乳腺癌治疗领域，三阴性乳腺癌（TNBC）因其缺乏雌激素受体、孕激素受体和HER2表达，成为最具挑战性的亚型。放射治疗作为TNBC综合治疗的重要手段，虽能有效控制局部肿瘤，但约50%的患者会在放疗后出现复发，且常伴随远处转移，导致预后极差。这种治疗抵抗与肿瘤转移之间的内在联系，一直是困扰临床医生的难题。

为揭开这一谜团，研究人员在《SCIENCE ADVANCES》上发表了一项突破性研究。他们发现，经历放疗后幸存的三阴性乳腺癌细胞，不仅对辐射产生抵抗，更获得了强大的转移能力。这种"双重威胁"现象的背后，隐藏着一个精妙的分子调控网络：肿瘤细胞通过改变RNA代谢方式，稳定了一个关键蛋白——整合素β3（ITGB3）的表达，从而获得了迁徙和定居远隔器官的本领。

研究团队采用了一系列前沿技术手段展开探索。他们首先通过剂量递增辐射策略，在体外成功构建了人源（MDA-MB-468）和小鼠源（4T1）三阴性乳腺癌辐射抗性（RR）细胞模型。利用转录组测序（RNA-seq）技术对比分析抗性细胞与亲本细胞的基因表达差异，并结合生物信息学分析筛选关键分子。通过染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）数据和ENCODE数据库挖掘，研究人员鉴定了调控关键RNA结合蛋白的转录因子。特别值得一提的是，他们采用了Induro-RT介导的环状RNA测序（IMCR-seq）这一创新技术，全面解析了辐射抗性细胞中环状RNA的表达谱。此外，研究还运用了RNA免疫沉淀（RIP）、染色质免疫沉淀qPCR（ChIP-qPCR）、免疫印迹、流式细胞术等分子生物学方法验证分子间相互作用，并通过体外迁移侵袭实验和小鼠体内转移模型（包括原位移植和心内注射）评估细胞的转移潜能。

辐射抗性增强转移能力

研究人员发现，经过辐射筛选的TNBC细胞在克隆形成实验中表现出更强的存活能力，且凋亡率显著降低。转录组分析显示，这些辐射抗性细胞中与侵袭、转移相关的基因表达明显上调。功能实验证实，辐射抗性细胞的迁移和侵袭能力确实优于亲本细胞。更令人惊讶的是，动物实验表明，将辐射抗性细胞注射到小鼠乳腺脂肪垫后，虽然原发肿瘤生长未见明显差异，但胸腔转移灶显著增多；而通过心内注射方式，辐射抗性细胞能够形成骨转移灶，亲本细胞则无此能力。

鉴定ITGβ3作为辐射诱导转移的驱动因子

通过对差异表达基因的筛选，研究人员将目光锁定在整合素β3（ITGβ3）上。实验证实，辐射抗性细胞中ITGB3的mRNA和蛋白表达水平均显著升高。功能获得和功能缺失实验共同证明：敲低ITGB3表达或使用抑制剂西仑吉肽处理，能显著抑制辐射抗性细胞的迁移能力；反之，在亲本细胞中过表达ITGB3，则能增强其迁移能力。此外，ITGB3还直接参与辐射抗性的形成，干扰其表达可增加细胞对辐射的敏感性。

HNRNPL稳定ITGB3 mRNA

深入探索ITGB3的上游调控机制，研究人员发现辐射抗性细胞中RNA稳定性相关通路显著富集。actinomycin D实验表明，辐射抗性细胞中ITGB3 mRNA的半衰期明显延长。在众多RNA代谢相关基因中，异质核核糖核蛋白L（HNRNPL）引起了研究人员的注意——其在辐射抗性细胞中表达上调，且与ITGB3表达水平和患者不良预后正相关。敲低HNRNPL表达后，ITGB3 mRNA的稳定性下降，蛋白表达水平也相应降低，证实了HNRNPL在维持ITGB3表达中的关键作用。

NRF2调控HNRNPL转录

为进一步追溯调控源头，研究人员整合转录组数据和ENCODE的ChIP-seq数据，筛选出可能调控HNRNPL表达的转录因子。核因子E2相关因子2（NRF2）脱颖而出——其在辐射抗性细胞中活性增强，与HNRNPL表达正相关，且能直接结合HNRNPL启动子区域。实验证明，抑制NRF2活性或敲低其表达，均可降低HNRNPL的表达水平；而使用富马酸二甲酯（DMF）激活NRF2，则能上调HNRNPL表达。

HNRNPL介导的circRNA形成调控ITGB3

HNRNPL如何影响ITGB3的稳定性？研究人员排除了其通过直接结合ITGB3 mRNA或影响其剪接的可能性后，将焦点转向环状RNA（circRNA）。IMCR-seq分析发现，辐射抗性细胞中多种circRNA表达异常，其中circRAB12、circBACE2和circBIRC6在辐射抗性细胞中显著上调，且表达受HNRNPL调控。生物信息学预测和实验验证表明，这些circRNA含有多个let-7 miRNA结合位点，能够作为竞争性内源RNA（ceRNA）"吸附"let-7 miRNA，从而解除let-7对ITGB3 mRNA的降解作用。降低这些circRNA表达会导致ITGB3表达下降，而过表达circRAB12则能恢复HNRNPL敲低细胞中ITGB3的表达水平。

HNRNPL衍生的circRNA通过稳定ITGB3 mRNA驱动迁移

功能回复实验证实，在HNRNPL敲低的辐射抗性细胞中重新引入ITGB3或circRAB12，能够有效恢复细胞的迁移能力。相反，同时敲低多个ceRNA的表达，则会抑制辐射抗性细胞的迁移。这表明HNRNPL-circRNA-ITGB3轴是辐射抗性细胞获得迁移能力的关键机制。

HNRNPL介导辐射抗性TNBC的骨转移

最重要的验证来自体内实验。心内注射模型显示，与亲本细胞相比，辐射抗性TNBC细胞形成骨转移的能力显著增强；敲低HNRNPL表达后，骨转移的发生率和速度明显下降；而在亲本细胞中过表达HNRNPL，则能促进骨转移的发生。这充分证明了HNRNPL在辐射抗性TNBC骨转移中的关键作用。

这项研究首次系统地揭示了辐射抗性三阴性乳腺癌细胞获得转移能力的完整分子通路：NRF2激活促进HNRNPL表达，进而调控特定circRNA的形成；这些circRNA作为分子海绵竞争性结合let-7 miRNA，解除其对ITGB3 mRNA的抑制作用，最终增强ITGB3表达，驱动肿瘤细胞迁移和骨转移。这一发现不仅深化了对 therapy resistance 与 metastasis 之间联系的理解，更重要的是为TNBC放疗后转移的预测和干预提供了新的生物标志物和治疗靶点。通过靶向HNRNPL或其下游的circRNA，可能有望在杀灭肿瘤细胞的同时，抑制其转移潜能，从而改善TNBC患者的预后。