外泌体lncRNA CIAT1促进膀胱癌集体侵袭的机制

doi:10.3969/j.issn.1006-5725.2025.09.005

摘要/Abstract

摘要：

目的探讨膀胱癌源性外泌体长链非编码RNA（long non-coding RNA， lncRNA）CIAT1在肿瘤集体侵袭中的作用及其分子机制，评估其临床相关性及潜在应用价值。方法首先通过高通量测序筛选出在膀胱癌及淋巴转移膀胱癌组织外泌体中高表达的lncRNAs，并进一步通过扩大临床样本验证其在膀胱癌组织外泌体中的表达情况。通过构建过表达和敲低CIAT1的膀胱癌细胞，我们在体外实验证实了CIAT1外泌体靶向肿瘤相关成纤维细胞（cancer-associated fibroblasts， CAFs）进而诱导肿瘤细胞集体侵袭的功能。接着通过RNA pull-down、RNA免疫沉淀（RNA immunoprecipitation， RIP）、双荧光素酶报告基因实验、染色质RNA免疫共沉淀（Chromatin isolation by RNA purification， ChIRP）及染色质免疫共沉淀（Chromatin immunoprecipitation， ChIP）等实验探究了CIAT1通过与hnRNPA2B1互作并调控N-cadherin的转录、进而调控膀胱癌集体侵袭的分子机制。结果高通量测序（差异倍数> 1.5，P < 0.05）和临床样本验证（P < 0.01）证实CIAT1在膀胱癌组织外泌体中相对表达高于癌旁正常组织外泌体。体外实验证实外泌体CIAT1被CAFs靶向摄取，进而通过调控CAFs显著促进膀胱癌的集体侵袭能力，过表达CIAT1组相比对照组共培养模型的集体侵袭链总数目和总长度均上调（均P < 0.01）。在机制上，CIAT1通过结合hnRNPA2B1被包装进入外泌体，并被CAFs靶向摄取后调控N-cadherin启动子组蛋白H3K4me3修饰而激活N-cadherin的转录，并且过表达CIAT1组相比对照组共培养模型的集体侵袭链总数目和总长度均上调（均P < 0.01）；而与过表达CIAT1同时阻断N-cadherin组相比，对照组共培养模型的集体侵袭链总数目和总长度无显著变化，差异无统计学意义（均P > 0.05）；即阻断N-cadherin可逆转CIAT1对膀胱癌集体侵袭的促进作用。进一步临床数据相关性分析证实CIAT1调控的N-cadherin与膀胱癌患者集体侵袭密切相关（P < 0.01）。结论膀胱癌源性外泌体CIAT1能够靶向CAFs调控其N-cadherin转录，进而促进膀胱癌集体侵袭。

关键词: 膀胱癌, 外泌体, lncRNA, 集体侵袭

Abstract:

Objective To investigate the role and molecular mechanisms of bladder cancer-derived exosomal long non-coding RNA （lncRNA） CIAT1 in mediating collective invasion and to evaluate its clinical significance and potential therapeutic value. Methods High-throughput sequencing was used to identify lncRNAs that are highly expressed in exosomes from bladder cancer and lymph node metastatic tissues. CIAT1 was selected for further validation in clinical bladder cancer samples. By constructing CIAT1-overexpressing and knockdown bladder cancer cells， we demonstrated in vitro that CIAT1-contained exosomes target cancer-associated fibroblasts （CAFs） to induce collective invasion. The underlying mechanism of CIAT1 in bladder cancer collective invasion was explored through RNA pull-down， RNA immunoprecipitation （RIP）， dual-luciferase reporter assays， chromatin isolation by RNA purification （ChIRP） and chromatin immunoprecipitation （ChIP）. Results CIAT1 was significantly upregulated in exosomes derived from bladder cancer tissues compared to adjacent normal tissues by High-throughput sequencing （fold change > 1.5， P < 0.05） and clinical sample validation （P < 0.01）. In vitro experiments， exosomal CIAT1 was selectively internalized by cancer-associated fibroblasts （CAFs）， significantly enhancing collective invasion of bladder cancer via regulating CAFs. In co-culture models， CIAT1 overexpression group showed increased total number and total length of collective invasion chains compared to the control group （P < 0.01 for both）. Mechanistically， CIAT1 was packaged into exosomes via binding to hnRNPA2B1， and internalized by CAFs， where it activated N-cadherin transcription by modulating H3K4me3 histone modification at the N-cadherin promoter. Consistently， the CIAT1 overexpression group exhibited elevated collective invasion chain numbers and lengths compared to the control group （P < 0.01 for both）. However， blocking N-cadherin reversed the pro-invasive effects of CIAT1， with no significant differences in chain numbers or lengths between the CIAT1 overexpression + N-cadherin blockade group and controls （P > 0.05 for both）. Further clinical correlation analysis confirmed that CIAT1-regulated N-cadherin is closely associated with collective invasion in bladder cancer patients （P < 0.01）. Conclusions Exosomal CIAT1 derived from bladder cancer cells targets CAFs to activate N-cadherin transcription， thereby promoting bladder cancer collective invasion.

Key words: bladder cancer, exosomes, lncRNA, collective invasion

中图分类号:

R737.14

刘志聪,刘戴胤,龙钧天,成炽杏,黄健. 外泌体lncRNA CIAT1促进膀胱癌集体侵袭的机制[J]. 实用医学杂志, 2025, 41(9): 1299-1308.

Zhicong LIU,Daiyin LIU,Juntian LONG,Chixing CHENG,Jian HUANG. Exosomal lncRNA CIAT1 promotes collective invasion of bladder cancer[J]. The Journal of Practical Medicine, 2025, 41(9): 1299-1308.

图/表 8

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参考文献 29

1	李辉章，郑荣寿，杜灵彬，等. 中国膀胱癌流行现状与趋势分析［J］. 中华肿瘤杂志， 2021， 43（3）： 293-298.
2	滕熠，张晓丹，夏昌发，等. 中国与全球癌症发病、死亡和患病对比及其预测分析：GLOBOCAN 2022数据解读［J］. 中华肿瘤防治杂志，2024，31（23）：1413-1420.
3	王尧，巴宏军，柳子川，等. 膀胱癌免疫基因组学分型及其临床意义［J］. 实用医学杂志， 2020， 36（11）： 1452-1456. doi:10.3969/j.issn.1006-5725.2020.11.009 doi: 10.3969/j.issn.1006-5725.2020.11.009
4	LOPEZ-BELTRAN A， COOKSON M S， GUERCIO B J， et al. Advances in diagnosis and treatment of bladder cancer［J］. BMJ， 2024， 384： e076743. doi:10.1136/bmj-2023-076743 doi: 10.1136/bmj-2023-076743
5	ROUMIGUIÉ M， MARCQ G， NEUZILLET Y， et al. French AFU Cancer Committee Guidelines - Update 2024-2026： Muscle-invasive bladder cancer （MIBC）［J］. Fr J Urol， 2024， 34（12）： 102741. doi:10.1016/j.fjurol.2024.102741 doi: 10.1016/j.fjurol.2024.102741
6	VAN RHIJN B W G， VAN DER KWAST T H， ALKHATEEB S S， et al. A new and highly prognostic system to discern T1 bladder cancer substage［J］. Eur Urol， 2012， 61（2）： 378-384. doi:10.1016/j.eururo.2012.01.005 doi: 10.1016/j.eururo.2012.01.005
7	SHELLARD A， MAYOR R. Collective durotaxis along a self-generated stiffness gradient in vivo［J］. Nature， 2021， 600： 690-694. doi:10.1038/s41586-021-04210-x doi: 10.1038/s41586-021-04210-x
8	VILCHEZ MERCEDES S A， BOCCI F， LEVINE H， et al. Decoding leader cells in collective cancer invasion［J］. Nat Rev Cancer， 2021， 21（9）： 592-604. doi:10.1038/s41568-021-00376-8 doi: 10.1038/s41568-021-00376-8
9	WRENN E D， STICKELS R R， CERCHIARI A， et al. Regulation of Collective Metastasis by Nanolumenal Signaling［J］. Cell， 2020， 183（2）： 344-364. doi:10.1016/j.cell.2020.08.045 doi: 10.1016/j.cell.2020.08.045
10	CHANG J， CHEN J， ZHOU Y， et al. Cell volume expansion and local contractility drive collective invasion of the basement membrane in breast cancer［J］. Nat Mater， 2024， 23（3）： 711-722. doi:10.1038/s41563-023-01716-9 doi: 10.1038/s41563-023-01716-9
11	ZHOU P， DU X， JIA W， et al. Engineered extracellular vesicles for targeted reprogramming of cancer-associated fibroblasts to potentiate therapy of pancreatic cancer［J］. Signal Transduct Target Ther， 2024， 9（1）： 151. doi:10.1038/s41392-024-01872-7 doi: 10.1038/s41392-024-01872-7
12	YUE M， HU S， SUN H， et al. Extracellular vesicles remodel tumor environment for cancer immunotherapy［J］. Mol Cancer， 2023， 22（1）： 203. doi:10.1186/s12943-023-01898-5 doi: 10.1186/s12943-023-01898-5
13	LIN Y， LIU Y， WANG X， et al. Integrin α6-containing extracellular vesicles promote lymphatic remodelling for pre-metastatic niche formation in lymph nodes via interplay with CD151［J］. J Extracell Vesicles， 2024， 13（1）： e12518. doi:10.1002/jev2.12518 doi: 10.1002/jev2.12518
14	CHEN Q， LI Y， LIU Y， et al. Exosomal Non-coding RNAs-Mediated Crosstalk in the Tumor Microenvironment［J］. Front Cell Dev Biol， 2021， 9： 646864. doi:10.3389/fcell.2021.646864 doi: 10.3389/fcell.2021.646864
15	YANG E， WANG X， GONG Z， et al. Exosome-mediated metabolic reprogramming： The emerging role in tumor microenvironment remodeling and its influence on cancer progression［J］. Signal Transduct Target Ther， 2020， 5： 242. doi:10.1038/s41392-020-00359-5 doi: 10.1038/s41392-020-00359-5
16	HUANG C， HAYS F A， TOMASEK J J， et al. Tetraspanin CD82 interaction with cholesterol promotes extracellular vesicle-mediated release of ezrin to inhibit tumour cell movement［J］. J Extracell Vesicles， 2020， 9（1）： 1692417. doi:10.1080/20013078.2019.1692417 doi: 10.1080/20013078.2019.1692417
17	LABERNADIE A， KATO T， BRUGUÉS A， et al. A mechanically active heterotypic E-cadherin/N-cadherin adhesion enables fibroblasts to drive cancer cell invasion［J］. Nat Cell Biol， 2017， 19（3）： 224-237. doi:10.1038/ncb3478 doi: 10.1038/ncb3478
18	CHEN C， HE W， HUANG J， et al. LNMAT1 promotes lymphatic metastasis of bladder cancer via CCL2 dependent macrophage recruitment［J］. Nat Commun， 2018， 9（1）： 3826. doi:10.1038/s41467-018-06152-x doi: 10.1038/s41467-018-06152-x
19	CASTANEDA M， DEN HOLLANDER P， KUBURICH N A， et al. Mechanisms of cancer metastasis［J］. Semin Cancer Biol， 2022， 87： 17-31. doi:10.1016/j.semcancer.2022.10.006 doi: 10.1016/j.semcancer.2022.10.006
20	KHALIL A A， SMITS D， HAUGHTON P D， et al. A YAP-centered mechanotransduction loop drives collective breast cancer cell invasion［J］. Nat Commun， 2024， 15（1）： 4866. doi:10.1038/s41467-024-49230-z doi: 10.1038/s41467-024-49230-z
21	PEGLION F， SAHUN-RONCERO M， VAN HATEREN N， et al. PTEN inhibits AMPK to control collective migration［J］. Nat Commun， 2022， 13（1）： 4528. doi:10.1038/s41467-022-31842-y doi: 10.1038/s41467-022-31842-y
22	FAYAD R， VENET D， REDONDO-MUÑOZ J， et al. EFA6B regulates a stop signal for collective invasion in breast cancer［J］. Nat Commun， 2021， 12（1）： 2198. doi:10.1038/s41467-021-22522-4 doi: 10.1038/s41467-021-22522-4
23	COMMANDER R， WEINBERG F， KUMAR S， et al. Subpopulation targeting of pyruvate dehydrogenase and GLUT1 decouples metabolic heterogeneity during collective cancer cell invasion［J］. Nat Commun， 2020， 11（1）： 1533. doi:10.1038/s41467-020-15219-7 doi: 10.1038/s41467-020-15219-7
24	ZHENG S， HU C， LIN Q， et al. Extracellular vesicle-packaged PIAT from cancer-associated fibroblasts drives neural remodeling by mediating m5C modification in pancreatic cancer mouse models［J］. Sci Transl Med， 2024， 16（756）： eadi0178. doi:10.1126/scitranslmed.adi0178 doi: 10.1126/scitranslmed.adi0178
25	YIN Z， ZHOU Y， MA T， et al. Down-regulated lncRNA SBF2-AS1 in M2 macrophage-derived exosomes elevates miR-122-5p to restrict XIAP， thereby limiting pancreatic cancer development［J］. J Cell Mol Med， 2020， 24（9）： 5028-5038. doi:10.1111/jcmm.15125 doi: 10.1111/jcmm.15125
26	YOSHIDA G J. Regulation of heterogeneous cancer-associated fibroblasts： The molecular pathology of activated signaling pathways［J］. J Exp Clin Cancer Res， 2020， 39（1）： 112. doi:10.1186/s13046-020-01611-0 doi: 10.1186/s13046-020-01611-0
27	SHABGAH A G， MOHAMMADI H， GOLEIJ P， et al. The Role of Non-coding Genome in Cancer-associated Fibroblasts； Stateof- the-Art and Perspectives in Cancer Targeted Therapy［J］. Curr Drug Targets， 2021， 22（13）： 1524-1535. doi:10.2174/1389450122666210216091953 doi: 10.2174/1389450122666210216091953
28	鲁帅奇，杨凌博，秦帅锋，等. lncRNA SNHG14通过miR-217-5p/FHIT分子轴抑制膀胱癌细胞的增殖和侵袭能力［J］. 实用医学杂志， 2020， 36（14）： 1903-1907.
29	LIU S J， DANG H X， LIM D A， et al. Long noncoding RNAs in cancer metastasis［J］. Nat Rev Cancer， 2021， 21（7）： 446-460. doi:10.1038/s41568-021-00353-1 doi: 10.1038/s41568-021-00353-1

引物名称	序列（5′-3′）
CIAT1上游引物	TCACCAAGAGCCTAGCAACA
CIAT1下游引物	AGAGCAGGTTCAGAGTGACC
GAPDH上游引物	CACATCGCTCAGACACCATG
GAPDH下游引物	TGACGGTGCCATGGAATTTG
CDH2上游引物	CGGTTTCATTTGAGGGCACA
CDH2下游引物	TTGGAGCCTGAGACACGATT
U1上游引物	CAGGGGAGATAACGTGACCA
U1下游引物	GGGAAAAGCACGGACACAG
18S rRNA上游引物	AGCAGACATTGACCTCACCA
18S rRNA下游引物	CCTCTATGGGCCCGAATCTT
CDH2启动子P1上游引物	CTCACACGCTCTCCCTCC
CDH2启动子P1下游引物	CCTTCTTCGCTGCTCTCCG
CDH2启动子P2上游引物	CGAGGCCGGAGAACAGTC
CDH2启动子P2下游引物	GGCTCGTGGTTTTGCTTCC
CDH2启动子P3上游引物	TCGGCGCACTCTAGGCTT
CDH2启动子P3下游引物	CCAATCGGAGGCCACCAA
CDH2启动子P4上游引物	TTAGTTTGCTGTGTCTGCCC
CDH2启动子P4下游引物	GGTAGCAGGTTCATCTTTGGTC
CDH2启动子P5上游引物	TGCACTCTCAAACTCCCAGA
CDH2启动子P5下游引物	CTCTGGAGCTCGCACCTT

[1]	刘戴胤,李秋燕,陈长昊. CircMYCBP2促进膀胱癌淋巴管癌栓形成的机制[J]. 实用医学杂志, 2025, 41(8): 1139-1148.
[2]	曾文驰,张媛莉,陈鸣娣,董宏裕,白晋钊. 碳青霉烯类抗生素联合血液滤过在脓毒性休克患者中的应用及对血清lncRNA XIST和miRNA-130a水平的影响[J]. 实用医学杂志, 2025, 41(6): 866-871.
[3]	刘苡佳,刘斌,胡奎,陈颜芳,蔡德. 干细胞和巨噬细胞来源的外泌体对结肠炎的调控作用及其机制[J]. 实用医学杂志, 2025, 41(3): 447-453.
[4]	刘景,冷春涛,王艳. circRNA SIPA1L1修饰牙髓干细胞来源外泌体促血管生成能力的机制[J]. 实用医学杂志, 2024, 40(9): 1211-1217.
[5]	陈甫,刘斌,和帅军,赵勇,王伟周. 男性不育患者精液质量与精浆微量元素水平及精浆外泌体miR-184水平的关系[J]. 实用医学杂志, 2024, 40(7): 930-935.
[6]	肖俐,罗淑敏,徐芳,路鹏鹏,邢恩鸿,李伟华. 培养时间对小鼠树突状细胞及其外泌体免疫相关膜蛋白的影响[J]. 实用医学杂志, 2024, 40(7): 941-947.
[7]	程玉鑫,刘亮,董适毓,李胜超,张萌. 外泌体蛋白、mRNA及非编码RNA调节肝癌发生和发展的研究进展[J]. 实用医学杂志, 2024, 40(6): 748-755.
[8]	陈舒,张静蕾,荣康,张楠,孙维义. 外泌体在胃癌远处转移和耐药性中的研究进展[J]. 实用医学杂志, 2024, 40(6): 870-876.
[9]	高丽娜,刘小晖,张玉芳,刘小玲,何晓春,高晶,张莉,孙俊,王秀娟,董燕. LncRNA SNHG8在胎盘植入的表达及其对滋养细胞侵袭及迁移的影响[J]. 实用医学杂志, 2024, 40(5): 646-652.
[10]	蒋焰,王小勤,梅鸿,刘鑫鑫,廖贞亮,余琨,冯帮海,覃松. Ⅱ型肺泡上皮细胞来源外泌体miR-21-5p靶向SKP2缓解支气管肺发育不良[J]. 实用医学杂志, 2024, 40(23): 3298-3305.
[11]	罗青,黄金金,任婷婷,周瑞华,徐栋花,王振华,王国颖. 人脐带干细胞外泌体对人毛乳头细胞增殖的影响[J]. 实用医学杂志, 2024, 40(20): 2828-2834.
[12]	许姣,张旻,谢国钢. 肥大细胞来源的外泌体在支气管哮喘中的研究进展[J]. 实用医学杂志, 2024, 40(15): 2194-2198.
[13]	张娅威,施鸿金,付什,王剑松,王海峰. TIGIT的生物学作用及其在膀胱癌中应用的研究进展[J]. 实用医学杂志, 2024, 40(12): 1762-1766.
[14]	杨昌恒,陈颖,张中元,马庆庆. 肺泡灌洗液外泌体表皮生长因子受体基因突变检测对晚期非小细胞肺癌患者的临床意义[J]. 实用医学杂志, 2024, 40(1): 48-52.
[15]	张卓尔高筱雅余娟王玉理 . lncRNA KCNQ1OT1靶向miR⁃129⁃5p调控帕金森病细胞模型炎症和细胞凋亡的实验研究 [J]. 实用医学杂志, 2023, 39(6): 672-678.