M2 マクロファージ由来の細胞外小胞は、microRNA-130b-3p/MLL3/GRHL2 シグナルカスケードを介して胃癌の進行を促進する

M2 macrophage-derived extracellular vesicles promote gastric cancer progression via a microRNA-130b-3p/MLL3/GRHL2 signaling cascade.

• Yu Zhang
• Wenbo Meng
• Ping Yue
• Xun Li

抄録

背景:

細胞外小胞（ＥＶ）によるノンコーディングマイクロＲＮＡ（ｍｉＲＮＡ）のトランスファーは、多くの腫瘍タイプにおける化学抵抗性の発現を促進する。また、胃がん（GC）を含む複数のがん種において、いくつかのmiRNAの修復や枯渇が観察されている。本研究では、M2マクロファージ由来EVにおけるmiR-130b-3pの発現が、混合血統白血病3（MLL3）とグレインヘッド様2（GRHL2）の制御を介してGC発症に関与していることを明らかにすることを目的とした。

BACKGROUND: Transfer of noncoding microRNAs (miRNAs) by extracellular vesicles (EVs) promotes the development of chemoresistance in many tumor types. Additionally, restoration or depletion of several miRNAs has been observed in multiple cancer types including gastric cancer (GC). In this present study, we aimed to investigate the mechanism of miR-130b-3p in M2 macrophage-derived EVs in the development of GC through regulation of mixed lineage leukemia 3 (MLL3) and grainyhead-like 2 (GRHL2).

方法:

miR-130b-3pとGRHL2の発現を63組の癌性および非癌性胃組織で定量した。miR-130b-3pとMLL3との結合が予測され、MLL3、H3K4me1、H3K27acが遺伝子エンハンサー領域に濃縮されていることが、ルシフェラーゼ活性アッセイとクロマチン免疫沈降法で確認された。GC細胞の増殖、アポトーシス、遊走、浸潤、およびヒト臍帯内皮静脈細胞（HUEVCs）のチューブ形成に対するmiR-130b-3pの効果は、in vitroでの機能獲得および機能喪失アッセイによってさらに決定された。

METHODS: Expression of miR-130b-3p and GRHL2 was quantified in 63 pairs of cancerous and noncancerous gastric tissues. The predicted binding between miR-130b-3p and MLL3, together with the enrichment of MLL3, H3K4me1, and H3K27ac in gene enhancer region, was verified by luciferase activity assay and chromatin immunoprecipitation. Effects of miR-130b-3p on GC cell proliferation, apoptosis, migration and invasion, as well as tube formation of human umbilical endothelial vein cells (HUEVCs) were further determined by gain- and loss-of function assays in vitro.

結果:

miR-130b-3pはGC組織で発現が亢進し、GC細胞の生存、転移、血管新生を促進するとともに、in vivoでの腫瘍形成や血管新生を促進した。さらに、M2マクロファージ由来のEVにmiR-130b-3pを導入すると、GC細胞の生存、遊走、浸潤、血管新生が促進された。特に、MLL3はGRHL2を増加させることにより、HUEVCsのGC細胞の増殖、遊走、浸潤、血管様チューブ形成を抑制した。さらに、M2マクロファージ由来EVにおけるmiR-130b-3pのダウンレギュレーションまたはGRHL2のアップレギュレーションは、GCにおける腫瘍形成および血管新生を抑制した。

RESULTS: miR-130b-3p was upregulated in GC tissues, and miR-130b-3p promoted survival, metastasis and angiogenesis of GC cells as well as enhanced tumor formation and angiogenesis in GC in vivo. Additionally, miR-130b-3p delivered in M2 macrophage-derived EVs promoted survival, migration, invasion, and angiogenesis of GC cells. Notably, MLL3 inhibited GC cell proliferation, migration, invasion, and vessel-like tube formation of HUEVCs by increasing GRHL2. Furthermore, downregulation of miR-130b-3p in M2 macrophage-derived EVs or upregulation of GRHL2 inhibited tumor formation and angiogenesis in GC.

結論:

この研究では、特異的なmiRNAカーゴmiR-130b-3pを搭載したEVが、GCにおけるMLL3とGRHL2の調節を介して、腫瘍微小環境におけるM2マクロファージとがん細胞の間のコミュニケーションを媒介していることを明らかにした。

CONCLUSION: This study highlights that EVs loaded with the specific miRNA cargo miR-130b-3p mediate communication between M2 macrophages and cancer cells in the tumor microenvironment through the modulation of MLL3 and GRHL2 in GC.