结直肠癌（Colorectal Cancer, CRC）是一种常见的恶性肿瘤，在世界范围内发病率排名第三，死亡率排名第二。手术、放疗、化疗、分子靶向治疗、免疫治疗等治疗方式显著提高了结直肠癌患者的生存率。然而，约19.4-20.1%的结直肠癌患者术后仍出现肿瘤复发和远端器官转移。术后复发和转移已成为结直肠癌患者死亡的主要原因，肝转移是结直肠癌患者长期生存的重要障碍。因此，迫切需要深入研究肝转移的病理和分子机制，克服现有的术后治疗障碍，探索更有效的治疗策略，以提高结直肠癌术后患者的生存率。

近日，由上海中医药大学曙光医院季青领衔的多个研究团队在《Molecular Cancer》（IF = 26.9）上发表了题为“Targeting circ-0034880-enriched tumor extracellular vesicles to impede SPP1^high CD206⁺ pro-tumor macrophages mediated pre-metastatic niche formation in colorectal cancer liver metastasis”的文章。研究发现了富含circ-0034880的外泌体促进巨噬细胞活化，重塑肝脏肿瘤微环境，有利于癌症的肝转移。进一步基于circ-0034880的高通量药物筛选发现了中药来源的人参皂苷Rb1可显著抑制其表达。通过DARTS技术，研究人员发现了人参皂苷Rb1通过结合并抑制环状RNA生成中的一个关键蛋白QKI发挥作用，并利用SPR等技术实验证明了二者间的直接相互作用（达吉特为该研究提供了DARTS和SPR技术服务）。本研究不仅发现了外泌体circRNA在结直肠癌肝转移的重要作用，而且为阻断该路径从传统中药中找到了潜在先导化合物人参皂苷Rb1，并揭示了Rb1通过调控QKI蛋白进而抑制外泌体circRNA发挥抗结直肠癌肝转移的明确机理，为临床药物转化提供了坚实基础。

01  外泌体circ-0034880通过调控SPP1来促进巨噬细胞的表型转化

研究人员基于临床血浆外泌体样本验证，发现了一个环状RNA circ-0034880与结直肠癌的肝转移密切相关（图1A-B）。随后，研究者通过肝转移小鼠模型发现外泌体处理促进CD11B+和CD206+巨噬细胞在转移前肝脏中的显著浸润，携带circ-0034880的外泌体能够激活CD206+活化肿瘤巨噬细胞来促进结直肠癌细胞的肝转移（图1C）。进一步探究携带circ-0034880的外泌体对巨噬细胞的激活作用机制，转录组数据结合体内外实验结果表明，circ-0034880和巨噬细胞活化的关键蛋白SPP1竞争结合miRNA，使其不被miRNA所抑制（图1D-G）。因此携带circ-0034880的外泌体被巨噬细胞摄取后直接促进SPP1表达，促进SPP1-high巨噬细胞亚群的增加。

图1  外泌体circ-0034880通过调控SPP1来促进巨噬细胞的表型转化

02  人参皂苷Rb1通过阻止外泌体介导的巨噬细胞激活来防止结直肠癌肝转移

基于circ-0034880的重要作用，下调其表达可以作为抑制癌症肝转移的策略。于是作者对103种天然产物进行了筛选，寻找通过circ-0034880发挥作用的潜在治疗药物。初步剂量筛选后，研究者选择了71种天然产物进一步探究它们对circ-0034880表达的影响（图2A），qPCR分析结果显示，人参皂苷Rb1展现出了最强的抑制作用，可能成为抗结直肠癌转移的理想药物（图2B-C）。进一步的实验结果显示，人参皂苷Rb1预处理的肿瘤细胞来源的外泌体，其作用于巨噬细胞后下游的SPP1的蛋白表达造成下调作用，后续对结直肠癌细胞迁移能力下降，效果类似于沉默该环化RNA（图2D-E）。

图2 人参皂苷Rb1通过阻止外泌体介导的巨噬细胞激活来防止结直肠癌肝转移

03  人参皂苷Rb1通过靶向QKI蛋白抑制circ-0034880的生物发生

进一步探究人参皂苷Rb1抑制circ-0034880表达的作用机制，研究者利用DARTS技术对小鼠肿瘤细胞中与人参皂苷Rb1相互作用的靶蛋白进行了研究，结果筛选出了151种差异蛋白（图3A-B）。研究者通过文献资料挖掘与circRNAs生物发生的蛋白，Venn图分析发现差异蛋白中的QKI是人参皂苷Rb1的潜在作用靶点（图3C）。接下来采用CETSA实验验证了QKI和Rb1的结合，证实了Rb1能够显著增加QKI的热稳定性（图3D）。进一步利用SPR实验，验证了人参皂苷Rb1与QKI之间具有很强的亲和力（KD=10.33μM）（图3E），分子对接结果提示Rb1与QKI蛋白的RNA结合域重叠（图3F）。最后功能实验表明，敲除QKI后能够显著抑制该环状RNA的表达（图3G），且Rb1预处理的肿瘤细胞来源的外泌体失去了促进癌症肝转移的作用（图3H-I）。（达吉特提供DARTS和SPR技术服务）

图3 人参皂苷Rb1通过靶向QKI蛋白抑制circ-0034880的生物发生

总结与讨论

本研究为我们提供了一种创新的研究模式，不仅揭示了携带环状RNA的外泌体重塑肝肿瘤微环境的深入机制，还通过对天然产物的筛选研究，发现了具有抗肿瘤潜力的天然产物人参皂苷Rb1。进一步的靶点筛选实验还发现Rb1通过靶向QKI蛋白，降低circ-0034880的生物合成，从而预防结直肠癌肝转移。本研究将药物靶点和外泌体机制两大研究热点结合在一起，提升了外泌体作为疾病靶点的研究价值，也为结直肠癌肝转移的临床治疗提供了新的可能，为其它研究者的创新研究打开了脑洞。

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