揪出乳腺癌脑转移帮凶！J Transl Med：外泌体miR-221-3p破血脑屏障促转移

对乳腺癌患者而言，癌细胞悄悄潜入大脑形成转移灶，是比原发肿瘤更棘手的威胁。一旦发生脑转移，患者不仅治疗选择变少，中位生存期往往只有4到6个月，尤其是三阴性乳腺癌患者，脑转移发生率甚至高达30%至50%。一直以来，医生和研究者都在探寻：癌细胞究竟是如何突破血脑屏障这道防线的？

近日，J Transl Med上的一项研究Tumor exosomal miR-221-3p induces glycolysis through the LIFR/GLUT1 pathway to destroy the cerebral vascular endothelial cell barrier and promote breast cancer brain metastasis，终于揪出了其中的关键帮凶——乳腺癌来源外泌体中的miR-221-3p，为破解这一临床难题提供了新方向。

研究团队首先把目光放在了外泌体上——这种由细胞释放的微小颗粒，就像癌细胞的信使，能携带各种生物分子抵达远处细胞并影响其功能。他们从三种细胞中提取了外泌体：高侵袭性的乳腺癌细胞MDA-MB-231、转移能力弱的乳腺癌细胞MCF-7，以及正常的乳腺上皮细胞MCF10A。经电镜、Western blot等实验验证，这些外泌体不仅有典型的杯状外形，还能检测到CD9、TSG101等外泌体特有的标志物，说明提取的外泌体符合实验标准。

接下来的miRNA测序给出了关键线索：MDA-MB-231来源的外泌体中，miR-221-3p的表达量比其他两种细胞的外泌体高得多。为了确认这个分子和临床的关联，团队分析了患者样本——结果显示，乳腺癌脑转移患者的血清和脑脊液里，miR-221-3p的水平明显高于没有转移的原发性乳腺癌患者；更重要的是，血清中miR-221-3p含量高的患者，生存期也更短。另外，肿瘤细胞本身以及它们分泌的培养基里，miR-221-3p的水平还和肿瘤的转移潜能成正比，这进一步说明它和乳腺癌脑转移关系密切。

图1：乳腺癌细胞来源外泌体的分离与鉴定

图2：乳腺癌外泌体miR-221-3p水平与乳腺癌脑转移及不良预后相关

那么，这些外泌体里的miR-221-3p，是怎么跑到脑部细胞里发挥作用的？研究团队做了个追踪实验：给MDA-MB-231来源的外泌体贴上荧光标签，再和脑微血管内皮细胞hCMEC/D3一起培养。结果在显微镜下能清楚看到，外泌体被hCMEC/D3细胞吞了进去。之后的检测更证实，hCMEC/D3细胞内miR-221-3p的水平，和释放外泌体的细胞里的水平直接相关；如果让乳腺癌细胞少分泌外泌体，或者用药物阻断miR-221-3p，hCMEC/D3细胞里的miR-221-3p就不会升高。这说明，miR-221-3p正是通过外泌体，从乳腺癌细胞传递到了脑微血管内皮细胞。

图3：乳腺癌细胞来源的miR-221-3p通过外泌体传递至hCMEC/D3细胞

进入hCMEC/D3细胞后，miR-221-3p又做了什么？研究发现，它首先改变了细胞的能量供应，激活了糖酵解。具体来说，接触了MDA-MB-231外泌体的hCMEC/D3细胞，葡萄糖摄取量、乳酸生成量和ATP产生量都明显上升，而且糖酵解必需的三种关键酶PDK1、PFKL、GLUT1的表达也变多了；反过来，如果用药物拮抗miR-221-3p，这些变化就会消失，糖酵解活性会降下来。除此之外，miR-221-3p还让hCMEC/D3细胞变得更活跃：增殖速度变快、迁移能力变强、更容易形成血管，同时凋亡的细胞变少——这些变化，其实都在为血脑屏障出现漏洞做铺垫。

图4：乳腺癌来源的miR-221-3p促进hCMEC/D3细胞的糖酵解

果然，后续实验证实了血脑屏障的漏洞：团队用hCMEC/D3细胞搭建了体外血脑屏障模型，加入MDA-MB-231外泌体后，模型对罗丹明-葡聚糖的通透性明显升高，这意味着屏障漏了；同时，维持屏障紧密性的关键蛋白ZO-1和occludin的表达也降了下来。而如果用药物阻断miR-221-3p，ZO-1和occludin的表达能恢复，屏障通透性会降低，癌细胞穿过屏障的能力也会变弱。

为了找到miR-221-3p的作用靶点，团队通过数据库筛选和实验验证，最终锁定了白血病抑制因子受体（LIFR）。研究发现，在乳腺癌、胃癌等多种癌症中，miR-221-3p的表达和LIFR的表达是反向的；而且miR-221-3p能直接结合到LIFR基因的特定区域，抑制LIFR的表达。更关键的回补实验证明：在阻断了miR-221-3p的hCMEC/D3细胞中，如果再降低LIFR的表达，之前被抑制的糖酵解会重新激活，ZO-1和occludin的表达会再次下降，血脑屏障的通透性和癌细胞的迁移能力也会回到之前的高水平。这说明，miR-221-3p正是通过抑制LIFR，才实现了对血脑屏障和癌细胞转移的调控。

综上，这项研究第一次把乳腺癌外泌体miR-221-3p、LIFR、糖酵解和血脑屏障这几个关键点串联起来，清晰揭示了它促进脑转移的双重机制——既通过改变细胞代谢为转移供能，又破坏屏障为癌细胞开路。这不仅填补了乳腺癌脑转移分子机制研究的空白，更给临床提供了新的治疗方向：未来如果能针对miR-221-3p或者LIFR相关通路开发药物，或许就能堵住癌细胞通往大脑的路，让更多乳腺癌患者远离脑转移的威胁，拥有更长的生存期和更好的生活质量。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Zhu K, Yao H, Hei J, et al. Tumor exosomal miR-221-3p induces glycolysis through the LIFR/GLUT1 pathway to destroy the cerebral vascular endothelial cell barrier and promote breast cancer brain metastasis. J Transl Med. 2025;23(1):1333. Published 2025 Nov 21. doi:10.1186/s12967-025-07372-8