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原名：MicroRNAs Orchestrate Pathophysiology of Breast Cancer Brain Metastasis: Advances in Therapy

譯名：MicroRNA協(xié)調(diào)乳腺癌腦轉(zhuǎn)移的病理生理學(xué)：治療進(jìn)展

期刊：Molecular cancer

影響因子：10.679

發(fā)表時(shí)間：2020年2月15日

作者：Ranjana K. Kanchan1

單位：University of Nebraska Medical Center, Omaha, Nebraska, USA

DOI：10.1186/s12943-020-1140-x

導(dǎo)致腦轉(zhuǎn)移的分子時(shí)間：miRNA的作用

腦轉(zhuǎn)移是一個(gè)復(fù)雜的、多步驟的、隨機(jī)的過(guò)程，通常是腫瘤細(xì)胞從原發(fā)的位點(diǎn)進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，即被稱為循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTCs），這些細(xì)胞在進(jìn)行EMT轉(zhuǎn)移之前會(huì)在原發(fā)部位入侵細(xì)胞外基質(zhì)，為了在卵巢失調(diào)和免疫檢測(cè)中存活下來(lái)，主要的腫瘤細(xì)胞和CTCs將RNA和miRNA壓縮至外泌體，更加促進(jìn)了轉(zhuǎn)移的腫瘤細(xì)胞在轉(zhuǎn)移位點(diǎn)的存活。這些miRNAs在腦轉(zhuǎn)移過(guò)程中轉(zhuǎn)換腦基質(zhì)，突破血腦屏障，為了協(xié)調(diào)這一多步驟的過(guò)程最終導(dǎo)致腦轉(zhuǎn)移，miRNAs在腦轉(zhuǎn)移的建立過(guò)程中發(fā)揮了基礎(chǔ)的作用，利用自身的遺傳特性在同一時(shí)間調(diào)節(jié)不同的基因，接下來(lái)作者探究了miRNA在腦轉(zhuǎn)移的不同時(shí)期發(fā)揮的作用。

miRNA激活EMT通路

EMT通路高度保守，在正常的發(fā)育過(guò)程中非常重要，同時(shí)在腫瘤細(xì)胞中促進(jìn)轉(zhuǎn)移。EMT能夠促進(jìn)腫瘤擴(kuò)散，EMT相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子例如TWIST1，SNAIL1，SLUG在乳腺癌轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用，且通常伴有較差的預(yù)后。ADAM12是一個(gè)含有跨膜結(jié)構(gòu)域的剪接突變體，是解聚素和金屬蛋白酶家族中的一員，報(bào)道稱該蛋白能夠受Twist1負(fù)調(diào)控，從而通過(guò)黏著斑生成等促進(jìn)腫瘤細(xì)胞侵襲。在miRNA家族中，有報(bào)道miRNA-34a通過(guò)負(fù)調(diào)控EMT通路中的轉(zhuǎn)錄因子（SLUG，TWIST1，ZEB1/2）以及NOTCH1信號(hào)通路抑制乳腺癌轉(zhuǎn)移。此外，miR-29和miR-200均是ADAM12的上游基因，兩者參與乳腺癌轉(zhuǎn)移過(guò)程。除了調(diào)節(jié)EMT相關(guān)的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，miRNAs在腫瘤細(xì)胞中通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞黏著信號(hào)通路中的關(guān)鍵分子調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架重排，目前已經(jīng)報(bào)道的miR-8084，miR-708-3p，miR-96-182-183簇，miR-484，miR-210以及miR-142-3p通過(guò)EMT通路調(diào)節(jié)乳腺癌細(xì)胞的侵襲。近期的研究報(bào)道又指出miR-124，miR-199a/214，miR-3178，miR-30a，miR-508-3p和miR212-5p能夠在三陰性乳腺癌中通過(guò)調(diào)節(jié)EMT marker（E-cadherin）以及相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)水平導(dǎo)致腦轉(zhuǎn)移表型。

miRNA 調(diào)節(jié)血管內(nèi)滲

一旦乳腺癌細(xì)胞通過(guò)EMT通路改變表型，轉(zhuǎn)移的腫瘤細(xì)胞會(huì)通過(guò)血管內(nèi)滲到鄰近的毛細(xì)血管達(dá)到新生血管化得以存活的目的。為了進(jìn)一步在遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)移，腫瘤細(xì)胞開(kāi)始通過(guò)黏著因子或者蛋白受體與內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)行聯(lián)系，然后通過(guò)變形蟲(chóng)運(yùn)動(dòng)擠進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞。miRNA能夠調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞的完整性參與血管內(nèi)滲過(guò)程。例如乳腺癌細(xì)胞分泌的miR-105靶向與結(jié)合蛋白TJP-1緊密相連的ZO-1蛋白破壞內(nèi)皮細(xì)胞時(shí)，促進(jìn)了腦轉(zhuǎn)移過(guò)程。Derugina等人發(fā)現(xiàn)一個(gè)可變的血管內(nèi)滲模型有利于腫瘤細(xì)胞向間質(zhì)浸潤(rùn)。無(wú)論是腫瘤細(xì)胞還是間質(zhì)細(xì)胞釋放的血管生成因子和生長(zhǎng)因子都有助于細(xì)胞內(nèi)滲。這些因子隨著腫瘤細(xì)胞入侵基底層，內(nèi)皮細(xì)胞膜，然后進(jìn)入血液循環(huán)。盡管沒(méi)有報(bào)道稱miRNA直接影響血管內(nèi)滲，但是它們通過(guò)靶向血管生成因子或者蛋白激酶調(diào)節(jié)血管生成的信號(hào)通路。最近的一篇報(bào)道通過(guò)與腫瘤相關(guān)的成纖維細(xì)胞（TAFs）發(fā)現(xiàn)TGF-β在腫瘤毛細(xì)血管組中扮演重要角色。TAFs通過(guò)提供毛細(xì)血管的周細(xì)胞增強(qiáng)血管的覆蓋，在MDA-MB-231細(xì)胞中過(guò)表達(dá)miR-520/373，mRNA表達(dá)譜檢測(cè)發(fā)現(xiàn)TGF-β信號(hào)通路顯著下調(diào)。報(bào)道發(fā)現(xiàn)，miR-520/373通過(guò)負(fù)調(diào)控TGF-β依賴的血管生成因子，例如PAI-1、PTHrP以及ANGPTL4來(lái)減少轉(zhuǎn)移。而另一項(xiàng)研究說(shuō)明miR-204在乳腺癌細(xì)胞中通過(guò)靶向ANGPT1和TGFβR2抑制血管再生。

miRNA調(diào)節(jié)血管內(nèi)微環(huán)境

當(dāng)腫瘤生長(zhǎng)時(shí)，CTCs進(jìn)入血液循環(huán)。大多數(shù)的CTCs是被吞噬的或者正在進(jìn)行凋亡的細(xì)胞，只有一小部分存活的CTCs能夠到達(dá)靶器官。轉(zhuǎn)移的腫瘤和CTCs細(xì)胞一樣具有區(qū)分于其他來(lái)源細(xì)胞的特征。一旦CTCs細(xì)胞從腫瘤細(xì)胞分離為了存活，它們必須克服卵巢失調(diào)和免疫檢測(cè)。進(jìn)入血液循環(huán)后CTCs可利用的一個(gè)工具就是血小板激活。通過(guò)血小板的凝集，腫瘤細(xì)胞躲過(guò)免疫檢測(cè)，在脈管系統(tǒng)進(jìn)入細(xì)胞停滯狀態(tài)得以存活。乳腺癌細(xì)胞中CTCs的表型與三陰性乳腺癌中向腦性密切相關(guān)。Debeb等人發(fā)現(xiàn)在MDA-MB-231細(xì)胞中過(guò)表達(dá)miR-141能夠提高這種向腦性。敲除miR-141后抑制了乳腺癌細(xì)胞向腦部轉(zhuǎn)移。以上證據(jù)說(shuō)明miR-141能夠在血液循環(huán)中保護(hù)細(xì)胞，并幫助其在大腦定植。

血小板同樣為CTCs躲避NK細(xì)胞提供了免疫的“避風(fēng)港”，通過(guò)掩蔽CTCs釋放TGF-β和血小板驅(qū)動(dòng)的生長(zhǎng)因子（PDGF）。血小板衍生的微粒PMPs是miRs主要的貯藏室，并且在CTCs中血小板可以轉(zhuǎn)運(yùn)miRNA調(diào)節(jié)基因的表達(dá)。PMP中的miR-183能夠通過(guò)使DAP12失活抑制NK細(xì)胞的活性，DAP12是NK受體表明維持穩(wěn)定性的關(guān)鍵蛋白，也是信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程的下游。血小板也能減少早期轉(zhuǎn)移生態(tài)位形成。血小板衍生的miRNA促進(jìn)血管內(nèi)滲后CTCs的存活，CTCs釋放的mRNA以及血管內(nèi)微環(huán)境在早期腦轉(zhuǎn)移生態(tài)轉(zhuǎn)移位的形成中發(fā)揮重要作用，值得進(jìn)一步探討。

miRNA與血管外滲

一旦CTCs能夠在血液循環(huán)中存活，乳腺癌細(xì)胞停滯在毛細(xì)血管準(zhǔn)備外滲，這一過(guò)程有多個(gè)促癌基因參與，包括選擇素、整合素、黏著蛋白、CD44以及免疫球蛋白家族的受體。血管外滲是乳腺癌發(fā)生腦轉(zhuǎn)移的限速步驟，此時(shí)的乳腺癌細(xì)胞必須克服星形膠質(zhì)細(xì)胞和其他因子在微環(huán)境中的防御。在早期植入過(guò)程中，星形膠質(zhì)細(xì)胞會(huì)移動(dòng)到腦轉(zhuǎn)移的損傷部位通過(guò)FasL調(diào)節(jié)的信號(hào)通路引起凋亡。近期的研究成果表明miRNAs靶向Fas調(diào)節(jié)的凋亡信號(hào)通路中的多個(gè)成員。例如，miR-7，let-7c和micR-21調(diào)節(jié)FasL的表達(dá)，miR-200c通過(guò)靶向FAP-1調(diào)節(jié)CD95引起的凋亡。腫瘤細(xì)胞釋放蛋白酶抑制劑蛇毒素來(lái)對(duì)抗星形膠質(zhì)細(xì)胞引起的凋亡反應(yīng)。有報(bào)道稱在胃癌中miR-21能夠抑制Serpin1的抗腫瘤作用，但在腦轉(zhuǎn)移中的作用機(jī)制尚不明確?？傊?，星形膠質(zhì)細(xì)胞能夠在腦實(shí)質(zhì)中通過(guò)建立縫隙連接（Cx-gap）保護(hù)CTCs從而促進(jìn)腦轉(zhuǎn)移。miR-206與Cx43負(fù)相關(guān)能夠有效的抑制增殖和轉(zhuǎn)移。在向腦性的乳腺癌患者中PCDH7對(duì)于建立Cx43與星形膠質(zhì)細(xì)胞的縫隙連接，形成鈣離子通道發(fā)揮重要作用。在具有向腦性的腫瘤干細(xì)胞（CSC）中PCDH7的表達(dá)水平較高，在PCDH7和星形膠質(zhì)細(xì)胞相互作用在CSC血管外滲、適應(yīng)、植入新的轉(zhuǎn)移位中已經(jīng)報(bào)道。此外，miR-19a、miR-32、miR-124a、miR-130b、miR-148a和miR-583已經(jīng)報(bào)道是PCDH7的潛在調(diào)節(jié)因子，然而miRNAs在PCDH7調(diào)節(jié)的腦轉(zhuǎn)移中的具體機(jī)制尚不明確。

乳腺癌細(xì)胞的產(chǎn)物IL6和IL8是建立星形膠質(zhì)細(xì)胞縫隙連接所必需的。這些因子通過(guò)引起星形膠質(zhì)細(xì)胞上內(nèi)皮素配體（ET-1）表達(dá)來(lái)影響細(xì)胞的類(lèi)型，也影響細(xì)胞內(nèi)的內(nèi)皮素受體。在內(nèi)皮細(xì)胞中ET-1通過(guò)miR-125a/b-5p調(diào)節(jié)，此外也有一些基因的表達(dá)不依賴于此類(lèi)連接，例如TWIST1，GSTA5，BCL2L1，而有趣的是在前列腺癌細(xì)胞中BCL2L1受miR-1266、miR-185和miR-30c調(diào)節(jié)。在乳腺癌細(xì)胞中TWIST1受miR-151-3p調(diào)節(jié)。這些miRNAs參與負(fù)調(diào)控凋亡信號(hào)通路，正調(diào)控侵襲和轉(zhuǎn)移，但是在腦轉(zhuǎn)移中的具體機(jī)制尚不明確。

越來(lái)越多的證據(jù)表明細(xì)胞黏著素分子（CAMs）通過(guò)細(xì)胞與細(xì)胞之間的黏著受體參與血管外滲。在腦轉(zhuǎn)移的體外模型，包括E-selectin、VCAM-1、ALCAM、ICAM-1、VAL-4和a4等黏著分子發(fā)現(xiàn)當(dāng)心內(nèi)注射時(shí)在腦內(nèi)皮細(xì)胞中是上調(diào)的，相反的是在向腦性的乳腺癌細(xì)胞中它們的配體（PSGL-1、VLA-4，ALCAM，LFA-1，VCAM-1），說(shuō)明CAMs在血管外滲的起始步驟中發(fā)揮重要作用。例如，TGF-β引起的ICAM-1和E-selectin的表達(dá)是受miR-17調(diào)控的，而miR-126和miR-1185調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞VCAM1的表達(dá)，而ALCAM是miR-483-5p的靶基因。

此外，乳腺癌細(xì)胞能夠侵入內(nèi)皮細(xì)胞保護(hù)無(wú)形蟲(chóng)。無(wú)形蟲(chóng)是化學(xué)敏感的突出物，能夠引導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞血管外滲促進(jìn)腦轉(zhuǎn)移。在乳腺癌細(xì)胞腦轉(zhuǎn)移過(guò)程有報(bào)道PAK1能夠引導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞發(fā)生血管外滲，通過(guò)PAK1/ATF2/miR-132軸線PAK1能夠減少miR-132的表達(dá)。且有報(bào)道稱miR-21-3p能夠正調(diào)控LICAM的表達(dá)，而LICAM的敲除抑制了腦毛細(xì)血管，從而抑制了轉(zhuǎn)移。這些研究表明miRNAs在癌癥或者內(nèi)皮細(xì)胞中能夠調(diào)節(jié)不同的CAMs的表達(dá)，在遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)移位點(diǎn)通過(guò)血管外滲建立轉(zhuǎn)移發(fā)揮決定性的作用。在乳腺癌腦轉(zhuǎn)移的小鼠模型中確定了17個(gè)與轉(zhuǎn)移相關(guān)的基因，其中有四個(gè)基因COX2，HBEGF，ANGPTL4和ST6GALNAC5是乳腺癌向腦轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵基因。

miRNA與血-腫瘤屏障

血腦屏障是一層由內(nèi)皮細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞、周細(xì)胞構(gòu)成的半透明的細(xì)胞膜，是構(gòu)成神經(jīng)血管的基本單位，miRNAs的研究對(duì)于提高血腦屏障的滲透性非常重要。內(nèi)皮細(xì)胞緊密相連，控制著物質(zhì)經(jīng)過(guò)血腦屏障，例如糖、元素、電解質(zhì)等通過(guò)內(nèi)皮細(xì)胞表面的轉(zhuǎn)運(yùn)工具進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。內(nèi)皮細(xì)胞的緊密連接促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞通過(guò)血腦屏障進(jìn)行反式遷移。星形膠質(zhì)細(xì)胞在血腦屏障的發(fā)育和維持中是必不可少的。有報(bào)道稱CD44，VEGF和CXCR4通過(guò)破壞內(nèi)皮細(xì)胞的完整性進(jìn)行遷移過(guò)程。破壞大腦內(nèi)皮細(xì)胞的分子內(nèi)連接蛋白如occludin，claudins，ZO-1等也可造成血腦屏障的癱瘓導(dǎo)致血-腫瘤屏障。在早期轉(zhuǎn)移生態(tài)位或者向器官性的準(zhǔn)備階段，盡管血腦屏障的阻礙，腫瘤細(xì)胞可以通過(guò)旁分泌途徑到達(dá)轉(zhuǎn)移位點(diǎn)，包含miRNA的外泌體可移動(dòng)到大腦的微環(huán)境中。近期的報(bào)道稱miRNA可作為緊密連接黏著蛋白及其上下游信號(hào)通路的調(diào)節(jié)因子，在維持血腦屏障的完整性上發(fā)揮重要作用，例如miR-181c通過(guò)負(fù)調(diào)控PDPK1使肌動(dòng)蛋白纖維移位從而破壞血腦屏障的穩(wěn)定性；miR-143通過(guò)靶向P53上調(diào)PUMA提高內(nèi)皮細(xì)胞的滲透性，導(dǎo)致緊密連接蛋白的減少；miR-125a-5p也有報(bào)道能夠調(diào)控血腦屏障的穩(wěn)定性，體外實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該miRNA能夠直接調(diào)控血腦屏障的功能，減少單核細(xì)胞的轉(zhuǎn)移（Figure 1）。

在乳腺癌細(xì)胞中，miR-1258直接與肝素酶相關(guān)，在乳腺癌腦轉(zhuǎn)移細(xì)胞中能夠通過(guò)降解硫酸乙酰肝素鏈影響細(xì)胞骨架，賦予細(xì)胞穿過(guò)血腦屏障的能力，從而促進(jìn)轉(zhuǎn)移。同時(shí)研究者發(fā)現(xiàn)，miR-1258能夠負(fù)調(diào)控Akt和EGFR信號(hào)通路并且通過(guò)靶向HPSE抑制MMP-9和COX-2的表達(dá)。Watabe K等人研究發(fā)現(xiàn)miR-509在原發(fā)癌中高表達(dá)但是在腦轉(zhuǎn)移的損傷位點(diǎn)卻是低表達(dá)的，它的低表達(dá)引起兩個(gè)關(guān)鍵基因RhoC和TGF-α的表達(dá)進(jìn)而引起MMP9這一與提高血腦屏障滲透性的基因的表達(dá)。MiR-210能夠抑制連接蛋白在缺氧缺血的腦損傷中破壞血腦屏障，且它在乳腺癌中與低存活相關(guān)，Dario等人也發(fā)現(xiàn)乳腺癌腦轉(zhuǎn)移的外泌體中miR-210是高表達(dá)的，這些證據(jù)均提示miR-210能夠幫助乳腺癌細(xì)胞突破血腦屏障。

腫瘤細(xì)胞與大腦微環(huán)境的相互作用

一旦滲透進(jìn)入腦組織，腫瘤細(xì)胞會(huì)遇到許多宿主細(xì)胞，包括周細(xì)胞、反應(yīng)性膠質(zhì)細(xì)胞、神經(jīng)前體細(xì)胞、神經(jīng)元、少突膠質(zhì)細(xì)胞，星形膠質(zhì)細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞是最初接觸轉(zhuǎn)移細(xì)胞。一旦正常的星形膠質(zhì)細(xì)胞遇到癌細(xì)胞就會(huì)被激活，腦穩(wěn)態(tài)受到破壞。在乳腺癌腦轉(zhuǎn)移的早期，活化的星形膠質(zhì)細(xì)胞是主要的防御系統(tǒng)來(lái)限制轉(zhuǎn)移細(xì)胞的存活；在晚期，活化的星形膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)外泌體分泌miRNA促進(jìn)轉(zhuǎn)移。外泌體在大腦通過(guò)調(diào)節(jié)腫瘤與間質(zhì)的相互作用形成早期的轉(zhuǎn)移生態(tài)位。miRNA的基因調(diào)節(jié)功能使它成為腫瘤微環(huán)境中重要的調(diào)節(jié)因子。例如，存在星形膠質(zhì)細(xì)胞中的miR-26a通過(guò)外泌體或星形膠質(zhì)細(xì)胞釋放，miR-26通過(guò)靶向PTEN能夠調(diào)節(jié)腦腫瘤的生長(zhǎng)，通過(guò)靶向ATM提高腫瘤細(xì)胞的放射敏感性，因此miR-26a在調(diào)節(jié)腦腫瘤微環(huán)境中發(fā)揮重要作用。

Zhang等人2015年的報(bào)道發(fā)現(xiàn)在乳腺癌腦轉(zhuǎn)移的細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞中復(fù)雜的機(jī)制，在乳腺癌腦轉(zhuǎn)移的患者中發(fā)現(xiàn)PTEN缺失，同時(shí)發(fā)現(xiàn)miR-19a在miR17-92簇中通過(guò)外泌體從星形膠質(zhì)細(xì)胞到到腫瘤細(xì)胞抑制PTEN的表達(dá)?；罨男切文z質(zhì)細(xì)胞分泌白細(xì)胞介素和趨化因子促進(jìn)有絲分裂，例如CCL2和CXCL12/SDF1，在人類(lèi)乳腺癌腦轉(zhuǎn)移中CCL2的表達(dá)水平高于原發(fā)癌，也有報(bào)道稱低表達(dá)的PTEN能夠提高CCL2調(diào)節(jié)的IBA1⁺小膠質(zhì)細(xì)胞的富集促進(jìn)腦轉(zhuǎn)移。星形膠質(zhì)細(xì)胞能夠通過(guò)提高CXCL12/CXCR4-MIR345-KISS1R促進(jìn)轉(zhuǎn)移，在乳腺癌腦轉(zhuǎn)移患者中發(fā)現(xiàn)KISS1的表達(dá)水平明顯降低，Ilya V. Ulasov等人發(fā)現(xiàn)星形膠質(zhì)細(xì)胞分泌的CXCL12能夠引起靶向KISS1 mRNA的miR-345，負(fù)調(diào)控KISS1的表達(dá)，同時(shí)KISS1和CXCL12-miR-345能夠促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。小膠質(zhì)細(xì)胞是腦實(shí)質(zhì)的重要組成成分，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中占5-20%，在腦穩(wěn)態(tài)和免疫檢測(cè)中發(fā)揮重要作用。小膠質(zhì)細(xì)胞可以釋放細(xì)胞因子和白介素因子促進(jìn)轉(zhuǎn)移和定植。小膠質(zhì)細(xì)胞在微環(huán)境因子的基礎(chǔ)上從促炎癥反應(yīng)的M1期分化成抑制炎癥反應(yīng)的M2期。有趣的是miRNA能夠調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞的極化。例如miR-124、miR-155和miR-689與M1期密切相關(guān)，而miR-711和miR-145與M2期相關(guān)。miR-124在靜止態(tài)的小膠質(zhì)細(xì)胞中富集，隨著小膠質(zhì)細(xì)胞的激活表達(dá)降低，然后miR-124在乳腺癌腦轉(zhuǎn)移中的作用尚不明確。有報(bào)道稱，在乳腺癌中的long noncoding RNA——XIST缺失導(dǎo)致miR-503促使小膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)至M2時(shí)期，引起免疫抑制。這些研究都說(shuō)明miRNAs能夠調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞的活化，進(jìn)而調(diào)節(jié)大腦微環(huán)境和免疫侵襲導(dǎo)致的轉(zhuǎn)移（Figure 2）。

miRNA與大腦微環(huán)境中代謝重排

在早期轉(zhuǎn)移生態(tài)位適應(yīng)是CTCs細(xì)胞遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)移維持存活和生長(zhǎng)至關(guān)重要的。通過(guò)代謝因子調(diào)節(jié)腫瘤的微環(huán)境是腫瘤細(xì)胞與微環(huán)境相互作用的另一形式。代謝重排與缺氧因子、MYC、P53和miRNAs調(diào)控的信號(hào)通路失調(diào)相關(guān)，miRNAs能夠靶向代謝相關(guān)的酶、促癌因子和代謝重排中的腫瘤抑制因子等，是促進(jìn)血管外滲和轉(zhuǎn)移的重要元件。在乳腺癌的發(fā)展中基質(zhì)細(xì)胞通過(guò)單羧酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)依賴糖酵解為腫瘤細(xì)胞提供能量。內(nèi)皮細(xì)胞也依賴糖代謝支撐血管再生。越來(lái)越多的證據(jù)提示微環(huán)境中的代謝重排是在腦部維持腫瘤細(xì)胞的先決條件。例如由腦轉(zhuǎn)移細(xì)胞到代謝重排就是通過(guò)糖異生和氨基酸氧化途徑使FBP2表達(dá)升高，腦實(shí)質(zhì)中低水平葡糖糖環(huán)境下得以存活和生長(zhǎng)。有趣的是，Emily Wang的團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)在乳腺癌和早期轉(zhuǎn)移中miR-122在糖代謝中的自分泌和旁分泌功能，研究發(fā)現(xiàn)miR-122能夠負(fù)調(diào)控丙酮酸激酶同工酶PKM2和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1（GLUT1），降低ATP的水平，在星形膠質(zhì)細(xì)胞和肺成纖維細(xì)胞中miR-122能夠負(fù)調(diào)控葡萄糖的吸收。在原位異種移植的小鼠模型中穩(wěn)定過(guò)表達(dá)DCISMCF/miR-122腫瘤明顯變小。在間質(zhì)細(xì)胞中腫瘤細(xì)胞能夠在轉(zhuǎn)移前期通過(guò)抑制葡萄糖的消耗減少糖的重新分配，使更多的葡萄糖都流向乳腺癌細(xì)胞促進(jìn)轉(zhuǎn)移腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。在體內(nèi)外的研究表明miR-122通過(guò)負(fù)調(diào)控代謝的靶基因PKM1/2和GLUT1幫助腫瘤微環(huán)境中能量重排。miR-122是乳腺癌中潛在的預(yù)測(cè)指標(biāo)和治療靶向。Chang等人發(fā)現(xiàn)在三陰性乳腺癌中miR-155通過(guò)miR-155-PIK3R1- PDK/AKT-FOXO3a-cMYC參與糖代謝，但是在腦轉(zhuǎn)移的乳腺癌中的作用尚不明確。高糖攝入是乳腺癌細(xì)胞的顯著特征。有報(bào)道miR-7在腦細(xì)胞中高表達(dá)且能促進(jìn)糖酵解途徑：提高細(xì)胞內(nèi)ATP/ADP的比率、葡萄糖攝入、乳酸產(chǎn)生，同時(shí)miR-7能夠靶向RelA的表達(dá)，RelA能夠調(diào)控細(xì)胞表面葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白Glut3的表達(dá)從而促進(jìn)糖酵解過(guò)程。在人類(lèi)乳腺癌細(xì)胞中，miR-7能夠抑制內(nèi)皮細(xì)胞的返回性和轉(zhuǎn)移，在腦實(shí)質(zhì)大腦腫瘤微環(huán)境對(duì)于傳遞包含miRNAs的外泌體來(lái)增加葡萄糖吸收和和腫瘤細(xì)胞的存活。因此在乳腺癌腦轉(zhuǎn)移中大腦微環(huán)境在能量重排中發(fā)揮的作用依然是模糊的，需要進(jìn)一步探究。

轉(zhuǎn)移定植

在EMT過(guò)程中面臨的主要問(wèn)題是人類(lèi)細(xì)胞組畫(huà)樣本仍表現(xiàn)出上皮的表型且看上去像原發(fā)癌。之前的研究表明腫瘤細(xì)胞經(jīng)過(guò)血管外滲后仍需要MET途徑到達(dá)第二個(gè)位點(diǎn)進(jìn)行定植，在乳腺癌腦轉(zhuǎn)移中腫瘤細(xì)胞依靠細(xì)胞重排從EMT到MET。Yang團(tuán)隊(duì)的研究發(fā)現(xiàn)Twist1能夠在轉(zhuǎn)移過(guò)程中逆向調(diào)控EMT，在早期轉(zhuǎn)移的克隆中發(fā)現(xiàn)逆向EMT條件下Ki67的表達(dá)水平高而Twist1的表達(dá)水平低，而EMT途徑卻恰好相反，這些結(jié)果提示腫瘤細(xì)胞必須反向到MET的表型確保在第二個(gè)場(chǎng)所能夠存活。在另一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，乳腺癌細(xì)胞中上皮的marker：E-cadherin、β-catenin、connexin 26和connexin43是上調(diào)的，而間質(zhì)的marker：FSP1和vimentin是變化的，也有證據(jù)表明miRNAs參與了從EMT到MET過(guò)程，一個(gè)很好的例證就是miR-200的家。miR-200s與乳腺癌患者的預(yù)后不良密切相關(guān)，同時(shí)miR-200家族的成員（miR-200a、miR-200b、miR-200c、miR-141和miR-429包含相似的序列）已經(jīng)被認(rèn)為是新的上皮marker能夠負(fù)調(diào)控EMT過(guò)程。miR-200家族成員能夠抑制EMT、通過(guò)靶向ZEB1和ZEB2促進(jìn)MET。這些證據(jù)都表明在EMT和MET之間存在復(fù)雜的轉(zhuǎn)換關(guān)系或者說(shuō)上皮——間質(zhì)的可塑性對(duì)不同時(shí)期的轉(zhuǎn)移是至關(guān)重要的。此外在乳腺癌轉(zhuǎn)移中E-cadherin的表達(dá)水平高于相應(yīng)的原發(fā)癌，Korpal等人的研究也提示miR-200s能夠促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移定植，不僅僅表現(xiàn)在通過(guò)靶向Zeb-E-cadherin這個(gè)軸線影響細(xì)胞內(nèi)在的上皮特征，通過(guò)靶向Sec23 homolog A，Sec23a調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)運(yùn)通路改變細(xì)胞驅(qū)動(dòng)的分泌期，并最終靶向兩個(gè)代謝相關(guān)的抑制因子IGFBP4和TINAL1。此外，在腦轉(zhuǎn)移的乳腺癌患者的血清和腦脊髓液中發(fā)現(xiàn)CTCs能夠增加miR-200s的表達(dá)，盡量研究表明miR-200s與乳腺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移相關(guān)，但是并未說(shuō)明循環(huán)的miR-200s是有功能的。Bisrat G. Debeb等人通過(guò)尾部靜脈注射三陰性、HER2+以及間質(zhì)肺轉(zhuǎn)移的上皮樣炎癥因子構(gòu)建小鼠模型發(fā)現(xiàn)miR-141敲除后腦轉(zhuǎn)移停止，當(dāng)異源表達(dá)miR-141卻能提高腦轉(zhuǎn)移炎癥因子的腦定植，但是miR-141在肺轉(zhuǎn)移細(xì)胞中并不引起腦轉(zhuǎn)移，這提示上皮的表型是腦轉(zhuǎn)移的一個(gè)關(guān)鍵步驟。在腦轉(zhuǎn)移組織中高表達(dá)的ZEB1和ZEB2也提示EMT的調(diào)節(jié)因子促進(jìn)了腦轉(zhuǎn)移。miR-126在多個(gè)癌癥中是一個(gè)腫瘤抑制因子，它能調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。內(nèi)源表達(dá)的miR-126通過(guò)靶向IGFBP2、PITPNC1、MERTK-抑制轉(zhuǎn)移的定植，同時(shí)在CN34很少轉(zhuǎn)移的乳腺癌細(xì)胞中miR-126的沉默導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞的募集和腦轉(zhuǎn)移的定植?？傊?，miRNAs在乳腺癌腦轉(zhuǎn)移的多個(gè)步驟中是至關(guān)重要的（Figure 3）。

miRNA和乳腺癌腦轉(zhuǎn)移治療

盡管腦轉(zhuǎn)移的治療有進(jìn)步但是在分子機(jī)制研究以及診斷預(yù)后的生物標(biāo)記物研究方面仍然欠缺，目前可選擇的治療方式有局部治療例如WBRT、SRS、手術(shù)、化療以及TKIs。在HER2+的乳腺癌腦轉(zhuǎn)移中TKIs，例如拉帕替尼靶向HER2/ErbB2和EGFR，但是抑制激酶對(duì)于單一的蘇氨酸并不是特異的，在導(dǎo)致低特異性的同時(shí)會(huì)有較高的細(xì)胞毒性?？紤]到這樣的問(wèn)題，單一的抗體被證明是一個(gè)潛在的治療工具。在三陰性乳腺癌中目前關(guān)注的焦點(diǎn)是通過(guò)封閉免疫檢測(cè)點(diǎn)抑制劑的活性來(lái)控制抗腫瘤的免疫反應(yīng)。PD-L1封閉的抗體Atezolizumab與nab-paclitaxel連用在NCT02425891中能夠提高無(wú)進(jìn)展的存活率，在二期，NCT03483012三陰性乳腺癌伴有腦轉(zhuǎn)移的患者中單獨(dú)使用SRS或與Atezolizumab聯(lián)合使用期待能夠提高腦轉(zhuǎn)移患者的免疫反應(yīng)。

在腦轉(zhuǎn)移患者中一直存在的一個(gè)挑戰(zhàn)就是發(fā)展早期檢測(cè)的指標(biāo)和新的靶向方法能夠突破血腦屏障提高乳腺癌腦轉(zhuǎn)移患者的存活率。因此miRNAs被發(fā)展成為沒(méi)有侵襲性、能夠作為腦轉(zhuǎn)移的診斷和預(yù)后的指標(biāo)，能夠指示疾病的嚴(yán)重程度和治療反應(yīng)的診斷價(jià)值。盡管在細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)很多miRNAs，一些miRNAs是分泌性的，在腦損傷或者腦轉(zhuǎn)移的部位miRNA的表達(dá)或者升高或者降低。在本文中闡釋了miRNA在腦損傷和轉(zhuǎn)移的腦組織中用來(lái)監(jiān)測(cè)疾病、腫瘤以及分化。miR-10和miR-21在GBM和BCBM中高表達(dá)，而miR-200被用來(lái)區(qū)分GBM和BM，此外miR-223、miR-711、miR-125和miR-935被用來(lái)區(qū)分神經(jīng)管細(xì)胞瘤、GBM、乳腺癌和肺癌的腦轉(zhuǎn)移。

在乳腺癌腦轉(zhuǎn)移患者中miRNA里的腫瘤抑制因子，其靶基因是促癌基因的，可能聯(lián)合應(yīng)用提高傳統(tǒng)放療、化療、免疫治療的效果。例如，miR-770-5p能夠通過(guò)抑制PI3K和MAPK的下游例如AKT和ERK的翻譯降低HER+乳腺癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移，調(diào)節(jié)抗HER2治療的耐藥性。此外，miR-770-5p能夠提高曲妥單抗的反應(yīng)性同時(shí)逆轉(zhuǎn)耐藥。miR-770能抑制三陰性乳腺癌中阿霉素的耐藥性和轉(zhuǎn)移。Hedgehog信號(hào)通路的抑制因子miR-326與乳腺癌患者中多耐藥蛋白MRP-1負(fù)相關(guān)，在乳腺癌耐藥的細(xì)胞中能夠提高阿霉素和依托泊甙的敏感性。miR-21能夠提高乳腺癌細(xì)胞對(duì)拓?fù)涮婵岛妥仙即嫉拿舾行浴?/span>miR-143-3p能夠通過(guò)干擾CIAPIN1（細(xì)胞因子誘導(dǎo)的凋亡抑制蛋白1）的表達(dá)提高三陰性乳腺癌對(duì)紫杉醇的敏感性。miR-449能夠負(fù)調(diào)控三陰性乳腺癌細(xì)胞周期相關(guān)的基因引起阿霉素反應(yīng)。這種在乳腺癌早期臨床模型中的結(jié)合已經(jīng)在腦轉(zhuǎn)移的患者中進(jìn)行了測(cè)試，此外在腦轉(zhuǎn)移中已經(jīng)報(bào)道功能的miRNAs例如miR-181c、miR-1258、miR-509、miR-143、miR-122和miR-19a可用于放療、抗HER2+治療、化療或者免疫治療中聯(lián)合用藥。

盡管miRNA能夠靶向不同的基因，對(duì)于腦轉(zhuǎn)移患者是個(gè)不錯(cuò)的治療選擇。在本文中，miR-7能夠通過(guò)負(fù)調(diào)控EGFR和PKB信號(hào)通路減弱乳腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)，同時(shí)miR-7能夠通過(guò)調(diào)節(jié)KLF4的表達(dá)抑制乳腺癌胚胎干細(xì)胞的自我更新能力。另一個(gè)例子是let-7，能夠靶向Ras、HMGA2、cyclin d1/2/3、cyclin A、CDK4/6、c-Myc、DICER1和Lin28這下促癌的信號(hào)通路，對(duì)干細(xì)胞的自我更新和化學(xué)耐藥至關(guān)重要。目前將miRNA轉(zhuǎn)運(yùn)至大腦的最大挑戰(zhàn)是由于血腦屏障的存在、miRNA類(lèi)似物或者抑制劑的不穩(wěn)定性、由于脫靶效應(yīng)導(dǎo)致的神經(jīng)毒性和免疫毒性使miRNA進(jìn)入腫瘤組織的滲透性很低。因此將miRNA結(jié)合到藥物載體系統(tǒng)或者納米顆粒中來(lái)靶向腫瘤細(xì)胞，這些miRNA轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)也表現(xiàn)出了較低的細(xì)胞毒性，并且能夠突破血腦屏障，成功的釋放出miRNA來(lái)促進(jìn)臨床治療優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。目前已經(jīng)報(bào)道能夠突破血腦屏障的miRNA轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)有LNP、PAMAM、PLGA、納米顆粒的磁場(chǎng)以及病毒載體系統(tǒng)。盡管水溶性聚合物、陽(yáng)離子脂質(zhì)體、脂質(zhì)體納米載體比病毒載體的毒性低，但是轉(zhuǎn)運(yùn)效率很低。由于白細(xì)胞（包括單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、樹(shù)突細(xì)胞）或者間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）靶向腫瘤并且能夠突破像血腦屏障這樣的物理障礙進(jìn)行轉(zhuǎn)移，這些細(xì)胞能有效的作為轉(zhuǎn)運(yùn)載體轉(zhuǎn)運(yùn)NPs到達(dá)腫瘤細(xì)胞。利用轉(zhuǎn)運(yùn)路徑一致，這一分子機(jī)制可有效的用于轉(zhuǎn)運(yùn)miRNA耦聯(lián)的NPs到達(dá)腦轉(zhuǎn)移部位。此外，具有血腦屏障滲透性的NPs能夠被用于將miRNAs轉(zhuǎn)運(yùn)至轉(zhuǎn)移的部位。Galstyan等人的研究發(fā)現(xiàn)在小鼠模型中利用具有血腦屏障滲透性的納米免疫顆?？捎行У囊种?/span>GBM的生長(zhǎng)。利用多聚NPs共價(jià)結(jié)合到免疫檢測(cè)點(diǎn)抗體使系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)至大腦，例如NPs轉(zhuǎn)運(yùn)的抗miR-132，而未能通過(guò)血腦屏障的可通過(guò)化學(xué)修飾等方法跨越障礙。