研究背景:乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤。目前乳腺癌远处器官的转移是乳腺癌患者最主要的死亡原因。乳腺癌最常见远处转移器官是肺、骨和脑。其中乳腺癌-脑转移是治疗效果较差,为乳腺癌的临床治疗带来巨大的挑战。乳腺癌-脑转移涉及了多个复杂的生物学过程,目前关于乳腺癌脑转移的分子机制还未完全认识清楚。因此,进一步揭示乳腺癌-脑转移的分子机制为乳腺癌-脑转移早期诊断和治疗提供理论具有重要的临床意义。恶性肿瘤在转移前可以通过分泌的外泌体对远处器官的正常细胞进行重编程,从而将远处器官的微环境改造成有利于肿瘤细胞生长的环境。这一肿瘤细胞与转移前生态位的“交叉对话”的现象,被认为恶性肿瘤远处转移的重要原因之一。本研究从乳腺癌细胞能够通过外泌体对脑组织微环境进行代谢重编,进而将脑组织改造成有利于癌细胞生长的环境这一假设为出发点。发现乳腺癌细胞分泌的miR-199b与乳腺癌脑转移密切相关,乳腺癌脑转移患者的血清样本中miR-199b表达水平显著升高。而体外、体内实验及代谢组学分析揭示了miR-199b促进乳腺癌-脑转移的机制,研究结果表明乳腺癌分泌的miR-199b可以通过截获神经-胶质细胞的营养物质从而对乳腺癌细胞进行营养支持。该研究从肿瘤细胞-脑组织代谢微环境的角度揭示了乳腺癌-脑转移的新机制,为乳腺癌-脑转移的早期诊断和治疗提供了新思路。研究方法:首先收集乳腺癌脑转移、骨转移及不同分期的患者血清标本,通过深度测序分析出与脑转移密切相关的microRNA即miR199b。以乳腺癌正常上皮细胞为对照比较了普通乳腺癌细胞系、乳腺癌脑转移细胞系及乳腺癌骨转移的细胞系中细胞内及外泌体中miR199b的表达水平,检测miR-199b在正常乳腺上皮细胞及不同种类的乳腺癌细胞系中细胞内和外泌体表达水平差异。然后通过“TargetScan”和“microRNA.org”分析miR-199b靶向的基因,我们将目标锁定在脑细胞营养物质转运体上。接下来在体外通过双萤光素酶实验分析、Western bot实验分析及mRNA分析等,验证了这些营养物质转运体为miR-199b调控的靶基因。通过对脑细胞对营养物质摄取的检测及条件培养基的代谢分析,检测miR-199b是否能够影响神经-胶质细胞对营养物质的吸收。通过不同的动物模型及代谢组学分析验证miR-199b在体内能否具有促进乳腺癌脑转移的作用,以及miR-199b对脑组织微环境代谢的影响。结果:通过对患者血清标本深度测序,我们发现血清中miR-199b表达水平与乳腺癌-脑转移呈现正相关性,而且具有一定的特异性。进一步的体外实验结果表明,乳腺癌细胞分泌的miR-199b能够被神经-胶质细胞吸收进而影响其细胞表面的营养物质转运体的表达,同时也影响了神经-胶质细胞对一些营养物质的摄取。动物模型及代谢组学分析证明,乳腺癌分泌miR-199b可以通过调控脑组织代谢微环境促进乳腺癌-脑转移。结论:以上结果提示,乳腺癌分泌的miR-199b与乳腺癌-脑转移密切相关,有望成为预测乳腺癌-脑转移的血清标志物。乳腺癌分泌的miR-199b通过循环系统进入脑组织后被神经-胶质细胞摄取,进入神经-胶质细胞的miR-199b能够截获其营养物质。这就导致了这些营养物质在脑组织微环境中积累,从而为乳腺癌的脑转移细胞提供了有利的生长环境。