胶原轨道中的microRNA：癌细胞侵袭性传递的新机制

《Cell Reports》：Cancer cells transfer invasive properties through microRNAs contained in collagen tracks

本研究针对肿瘤微环境中癌细胞侵袭性传递的机制难题，通过揭示胶原轨道（Collagen Tracks）作为新型细胞间通讯载体，发现侵袭性乳腺癌细胞在迁移过程中沿胶原纤维留下富含miRNA的膜碎片，可被周围细胞摄取并重编程为非侵袭性细胞向侵袭性表型转化。研究人员通过多组学分析、功能实验及 miRNA 抑制验证，证实胶原轨道通过特定miRNA（如let-7f-5p、miR-23a-3p）激活EMT（上皮-间质转化）和ECM降解通路，局部促进肿瘤侵袭。该研究为靶向胶原轨道抑制转移提供了新策略，发表于《Cell Reports》。

　　

在肿瘤进展过程中，癌细胞的侵袭和转移是导致患者死亡的主要原因。肿瘤微环境（TME）中的细胞外基质（ECM）重塑，尤其是I型胶原的过度沉积和交叉链接，会增加组织刚度，促进癌细胞迁移。然而，除了已知的细胞间通讯方式（如外泌体），癌细胞是否通过其他途径在局部微环境中传递侵袭特性仍不清楚。本研究首次揭示了一种新型机制：侵袭性癌细胞在沿胶原纤维迁移时，会留下富含microRNA（miRNA）的膜碎片结构——胶原轨道（Collagen Tracks），这些结构能够被周围非侵袭性细胞摄取，并诱导其获得侵袭能力。

研究团队结合多种关键技术方法开展实验：通过激光显微切割和质谱分析鉴定胶原轨道的蛋白质组成；利用RNA测序和miRNA测序解析其核酸 cargo；采用活细胞成像、电子显微镜（SEM/TEM）和3D培养模型观察轨道形成和细胞摄取过程；并通过功能实验（如ECM降解实验、Transwell迁移实验）评估受体细胞侵袭性变化。此外，研究还涉及CRISPR-Cas9基因敲除、siRNA沉默及 miRNA 抑制剂处理以验证分子机制。

Membrane vesicles containing DDR1 are deposited on collagen fibers during 2D and 3D breast cancer cell migration

研究人员发现，乳腺癌细胞（如MDA-MB-231）在I型胶原纤维上迁移时，会沿路径留下膜碎片结构，这些结构富含胶原受体DDR1，并被命名为“胶原轨道”。通过相关光镜-扫描电镜（CLEM-SEM）和透射电镜（TEM）显示，轨道呈囊泡状（平均尺寸50±30 nm），稳定附着于胶原纤维上，且在3D培养模型中同样存在。

Collagen track formation is stimulated by the interaction between collagen fibers and collagen receptors

胶原轨道的形成依赖于细胞与胶原纤维的强黏附作用，主要由DDR1和β₁整合素等受体介导。激活整合素（如Mn²⁺处理）或增强胶原交联（LOX-L2处理）可促进轨道形成，而抗纤维化药物吡非尼酮（Pirfenidone）则通过破坏ECM结构抑制其生成。值得注意的是，抑制细胞迁移（如使用blebbistatin或cytochalasin D）显著减少轨道形成，表明其与细胞运动密切相关。

Collagen tracks have an original protein composition

质谱分析显示，胶原轨道富含黏附相关蛋白（如DDR1、vinculin、β₁整合素），但缺乏外泌体标志物（CD9、CD63）和迁移体标志物TSPAN4，表明其是一种独特的细胞外囊泡（EV）亚型。此外，轨道中检测到膜修复蛋白（如annexin A1、A2），提示细胞在迁移过程中可能发生膜损伤。

Collagen tracks contain mRNAs and miRNAs

RNA测序发现轨道中含有32种mRNA（如RACK1）和70种miRNA，其中7种miRNA（包括let-7f-5p、miR-23a-3p）在多次重复中显著富集。生物信息学分析表明这些miRNA靶向EMT、ECM重组和癌症相关通路。

Internalization of collagen tracks induces EMT-like features and an invasive switch in recipient cells

非侵袭性MCF-7细胞摄取由MDA-MB-231细胞形成的胶原轨道后，转录组分析显示817个基因上调，涉及细胞迁移、ECM降解等通路。部分EMT标志物（如vimentin、ZEB1）表达升高，且细胞获得MMP依赖性ECM降解能力和迁移能力。

miRNAs contained in collagen tracks promote invasiveness in recipient cells

通过miRNA抑制剂实验证实，特异性沉默轨道中的miRNA（如let-7f-5p）可显著抑制MCF-7细胞的侵袭性重编程。机械破坏轨道内容物（Triton+RNase处理）后，其促侵袭作用消失，进一步验证miRNA的核心功能。

本研究首次阐明胶原轨道作为一种局部细胞间通讯媒介，通过传递miRNA重编程周围细胞，驱动肿瘤侵袭。其形成依赖于胶原受体介导的强黏附作用，且内容物具有独特分子特征。该机制不仅深化了对肿瘤微环境互作的理解，还为靶向胶原轨道（如抑制特定miRNA或破坏轨道稳定性）以阻断转移提供了新思路。未来需进一步探索轨道在体内模型中的功能及其在不同肿瘤类型中的普适性。