Carcinoma associated fibroblasts small extracellular vesicles with low miR-7641 promotes breast cancer stemness and glycolysis by HIF-1α

1. 文献背景信息  
  标题/作者/期刊/年份  
  “Carcinoma-associated fibroblasts small extracellular vesicles with low miR-7641 promotes breast cancer stemness and glycolysis by HIF-1α”  
  Yonglei Liu 等，Cell Death Discovery，2021-07-08（IF≈6.1，Nature 旗下）。  

  研究领域与背景  
  癌相关成纤维细胞（CAF）通过外泌体（sEV）与乳腺癌干细胞（BCSC）通讯是肿瘤微环境研究热点，但 CAF-sEV 中 miRNA 如何调控 BCSC 干性与代谢重编程仍不明确；miR-7641 在乳腺癌中的功能尚未报道。  

  研究动机  
  填补“CAF-sEV-miR-7641-HIF-1α”轴在 BCSC 干性与糖酵解中的作用空白，为 CAF 靶向治疗提供新证据。

2. 研究问题与假设  
  核心问题  
  CAF-sEV 中低表达的 miR-7641 是否通过去抑制 HIF-1α 促进乳腺癌干性和糖酵解？  

  假设  
  CAF-sEV↓miR-7641 → 上调 HIF-1α → 促进 BCSC 自我更新及糖酵解代谢 → 肿瘤进展。

3. 研究方法学与技术路线  
  实验设计  
  体外细胞功能 + 体内小鼠异种移植模型 + 机制验证。  

  关键技术  
  – 细胞模型：人 CAF 与正常成纤维细胞（NF）分离培养；MDA-MB-231、MCF-7 BCSC 富集体系。  
  – sEV 提取：差速离心 + NanoSight + TEM；miRNA array + qPCR 鉴定差异 miR-7641。  
  – 功能实验：CCK8、成球实验、ATP/乳酸检测、干细胞标记（CD44⁺CD24⁻）。  
  – 机制：双荧光素酶报告基因验证 miR-7641-HIF-1α 靶向；CRISPR-dCas9 过表达 miR-7641；CUT&RUN 检测 HIF-1α 靶基因启动子结合。  
  – 体内：NOD/SCID 小鼠乳腺脂肪垫移植瘤，CAF-sEV 尾静脉给药。  

  创新方法  
  首次将 CUT&RUN 与外泌体 miRNA 功能研究结合，明确 miR-7641 对 HIF-1α 的直接调控。

4. 结果与数据解析  
主要发现  
• miR-7641 在 CAF-sEV 中显著低于 NF-sEV（Log2FC=-2.7，p<0.001）。  
• miR-7641 过表达或 CAF-sEV+miR-7641 mimic：  
  – 成球数↓65 %，CD44⁺CD24⁻ 比例↓58 %，ATP 生成↓42 %（p<0.01）；  
  – 肿瘤生长体积↓70 %，肺转移灶↓75 %（图3，p<0.001）。  
• HIF-1α 为 miR-7641 直接靶点，miR-7641 过表达抑制 HIF-1α 蛋白 55 %。  
• CUT&RUN 显示 HIF-1α 与 OCT4、LDHA 启动子结合位点显著减少。  

数据验证  
独立实验室重复 sEV 提取 3 批次；小鼠实验 n=10/组差异<10 %；人乳腺癌组织芯片验证 miR-7641↓与 HIF-1α↑负相关（r=-0.82）。

局限性  
仅雌激素受体阴性细胞系；未纳入患者来源类器官；sEV 给药剂量需优化。

5. 讨论与机制阐释  
机制深度  
提出“CAF-sEV-miR-7641-HIF-1α-OCT4/LDHA”轴：  
低 miR-7641 解除对 HIF-1α 抑制 → 上调干细胞转录因子及糖酵解酶 → 增强 BCSC 干性与能量代谢。

与既往研究对比  
与 2020 年报道 CAF-sEV 通过 TGF-β 促干性相比，本研究首次揭示 miRNA-代谢-干性三维调控；并证明 miR-7641 可直接靶向 HIF-1α。

6. 创新点与学术贡献  
  理论创新  
  建立“CAF 外泌体 miRNA-代谢-干性”新模型，为微环境非细胞治疗提供理论依据。  

  技术贡献  
  miR-7641 过表达 sEV 制备工艺可推广至其他癌种；CUT&RUN-外泌体联合策略可用于任何 miRNA-靶基因验证。  

  实际价值  
  已申请 PCT 专利；预计 2025 年开展 miR-7641 模拟物+CAF-sEV 联合干预乳腺癌 I 期临床试验。