Elevated miR-103b in exosomes derived from brain-metastatic triple-negative breast cancer cells remodels the brain pre-metastatic niche (PMN).

چکیده اصلی

BACKGROUND: Triple-negative breast cancer (TNBC) is a highly aggressive breast cancer with high brain metastatic (BM) potential. Tumor-derived exosomes are implicated as key modulators during the formation of the pre-metastatic niche (PMN). However, the regulation of TNBC-BM-derived exosomes on brain PMN remains enigmatic. METHODS: The morphology and uptake of exosomes were identified using transmission electron microscopy and live-cell imaging, respectively. Differentially secreted miRNAs and mRNA were identified using high-throughput sequencing. The permeability of the blood‒brain barrier (BBB) and tight junction integrity were examined using immunofluorescence staining. Cell viability was examined using the CCK-8 assay. The apoptosis and intracellular ROS were investigated using fluorescence staining. The expression of mRNAs was examined using qPCR. RESULTS: miR-103b was significantly increased in exosomes derived from TNBC-BM cells. miR-103b compromised the tight junctions of HUVECs and increased BBB permeability in mice. Additionally, miR-103b promoted apoptosis and increased intracellular ROS in HUVECs and U251 cells, two cell lines commonly used as surrogates for brain microvascular endothelial cells and astrocytes, respectively. miR-103b-regulated differentially expressed genes modulated tight junction, apoptosis, oxidative stress, inflammation, and metabolism. Target analysis identified 216 targets of miR-103b, among which hub targets were associated with biological processes involved in maintaining the BBB and the glucose metabolism signaling pathway. CONCLUSION: Collectively, our findings for the first time reveal that exosomal miR-103b from TNBC-BM cells potentially regulates the two major cellular constituents of the brain PMN, highlighting its role in the formation of the brain PMN during TNBC-BM and its potential as a promising therapeutic target.

ترجمه فارسی چکیده

سرطان پستان سه‌منفی (TNBC) یک سرطان پستان بسیار تهاجمی با پتانسیل بالای متاستاز به مغز است. اندامک‌های خارج‌سلولی حاصل از تومور به عنوان مقلد‌های کلیدی در شکل‌گیری محیط پیش‌متاستاتیک (PMN) در نظر گرفته می‌شوند. با این حال، نقش تنظیمی اندامک‌های خارج‌سلولی حاصل از TNBC-BM بر PMN مغز همچنان نامشخص است. میکروسکوپ الکترونی عبوری و تصویربرداری سلول زنده برای شناسایی ریخت‌شناسی و جذب اندامک‌های خارج‌سلولی استفاده شد. توالی‌یابی با کیفیت بالا برای شناسایی miRNA و mRNA‌های ترشح‌شده متفاوت به کار رفت. بافت‌شناسی فلورسنت برای بررسی نفوذپذیری سد خونی-مغزی (BBB) و یکپارچگی اتصالات تنگ استفاده شد. آزمون CCK-8 برای بررسی پایداری سلولی به کار رفت. فلورسنت برای بررسی آپوپتوز و رادیکال‌های آزاد داخل‌سلولی مورد استفاده قرار گرفت. بیان mRNA با استفاده از PCR کوانتیتاتیو بررسی شد. miR-103b در اندامک‌های خارج‌سلولی حاصل از سلول‌های TNBC-BM به طور معناداری افزایش یافت. miR-103b اتصالات تنگ HUVEC‌ها را مختل و نفوذپذیری BBB در موش‌ها را افزایش داد. علاوه بر این، miR-103b آپوپتوز را در HUVEC و سلول U251، دو خط سلولی که به عنوان جایگزین سلول‌های اندوتلیال عروقی مغز و گلیا در نظر گرفته می‌شوند، تشویق کرد و رادیکال‌های آزاد داخل‌سلولی را افزایش داد. ژن‌های بیان‌شده متفاوت تنظیم‌شده توسط miR-103b، اتصالات تنگ، آپوپتوز، استرس اکسیداتیو، التهاب و متابولیسم را تنظیم کردند. تحلیل هدف‌ها ۲۱۶ هدف برای miR-103b شناسایی کرد، از جمله اهداف هاب که با فرآیندهای زیستی در حفظ BBB و مسیر سیگنالینگ متابولیسم گلوکز مرتبط بودند. یافته‌های ما برای اولین بار نشان می‌دهند که miR-103b اندامکی حاصل از سلول‌های TNBC-BM به طور بالقوه دو مؤلفه سلولی اصلی PMN مغز را تنظیم می‌کند و نقش آن در شکل‌گیری PMN مغز در حین TNBC-BM و پتانسیل آن به عنوان یک هدف درمانی وعده‌وار را برجسته می‌کند.

متن کامل اصلی