研究背景：前列腺癌(PCa)是男性最常見的惡性腫瘤，是全世界男性癌癥死亡的第二大原因，晚期前列腺癌患者90%出現骨轉移，這也是PCa患者主要死亡原因。無骨轉移患者的5年生存率接近60%，有骨轉移患者的5年生存率卻明顯減低到3%。其治療方案主要為抑制腫瘤生長和疼痛管理。骨骼是一個代謝極為活躍的臟器，在成骨及破骨細胞用作下持續的重塑，并維持骨轉換平衡。以上骨微環境無意中為骨內腫瘤的形成和生長提供了肥沃的環境，從而形成惡性循環，促進骨轉移持續進展。
首先選擇目標因子：TCGA以及Oncomine基因數據庫顯示PCa患者GDF15呈現過度表達。組織微陣列技術(TMAs)提示前列腺癌中GDF15的染色高于正常前列腺樣本。Western blot(免疫印記實驗)分析，PCa細胞中GDF15在蛋白質和mRNA水平表達增加，因此GDF15與前列腺骨轉移癌之間密切相關。
建議小鼠模型：將含GDF15的細胞系注射小鼠中，通過IVIS成像(小鼠活體光學成像)，觀察到GDF15組見多處骨轉移灶(后肢、前肢、脊髓和胸骨肋骨)，且體重明顯下降。多種方式染色及血清學結果均表明GDF15的過度表達促進骨皮質退化增加，加速了骨組織異常代謝，且細胞增值明顯增加。
基因編輯及Western blot分析及骨高分辨率µ-CT定量分析，GDF15小鼠骨小梁體積、厚度及數量顯著減少。免疫組化分析表明，GDF15KO組織Ki67陽性細胞更少(提示細胞增殖指數低)。TRAP和組織蛋白酶K染色也減少，提示破骨細胞形成和功能均減少。并且GDF15促進CTX和P1NP水平顯著升高，提示GDF15KO會阻礙腫瘤生長和進展。
條件培養基以及免疫組化示，GDF15的缺失以及補充均改變CCL2的表達，并且兩者間呈正相關，因此表明PCa分泌GDF15可顯著增加成骨細胞CCL2表達。并且F4/80以及CD68，在GDF15存在中高表達，這些發現表明PCa分泌的GDF15調節CCL2的表達，CCL2反過來充當引導腫瘤到達骨表面的化學引誘劑。
GDF15對成骨影響：通過不同條件培養及多種染色結果表明不論是在成骨早期還是晚期，GDF15均調節骨髓間充質干細胞向成骨細胞分化以及礦化過程，并且GDF15是PCa細胞刺激成骨細胞分化關鍵。成纖維細胞集落形成單位(CFU-F)被認為是早期成骨細胞前體。為了評估GDF15對骨髓基質干細胞向成骨細胞分化的影響，將小鼠骨髓基質干細胞培養基中培養，證實GDF15的存在與缺失能改變骨髓間充質干細胞(BMSCs)向成骨細胞分化以及礦化結果。
TRAP染色提示GDF15對于破骨細胞數量改變有影響：將小鼠骨髓巨噬細胞培養以刺激體外破骨細胞形成，GDF15的加入導致TRAP陽性多核細胞數量顯著增加。通過基因分析，GDF15培養下破骨細胞特異性基因(如TRAP、組織蛋白酶K等)都有升高。PCa分泌的GDF15增強RANKL介導的破骨細胞分化并促進骨吸收。
RANKL表達增加是由于GDF15介導成骨細胞分化所致，GDF15影響RANKL表達，以及RANKL/OPG比率，但對OPG表達無顯著影響。
使用RNA scope探針，觀察到GFRAL沉默降低了AKTS473和ERKT202/Y204磷酸化，并抑制了GDF15介導的ALP、RANKL、CCL2mRNA表達增加。表明GDF15受體存在于成骨細胞前體，可能調節GDF15對骨細胞的作用。
收獲與思考：從文中可以了解到，GDF15對于調控骨轉移有重要作用，且存在于成骨細胞前體，那么GDF15是否能成為預測骨轉移發生以及骨轉移預后因子呢?是否能有核醫學相關標記或治療來作用于此過程，在早期阻斷骨轉移的出現、發生和進展呢?包括目前我院有在開展的mCRPC骨轉移鐳223治療后，GDF15的相關釋放與表達是否有改善呢?這些也都是臨床比較熱門的關注點。
在2021年歐洲腫瘤學會(ESMO)年會中有一篇摘要與此相關，題目為骨代謝的血清生物標志物在接受鐳-223治療轉移性去勢抵抗性前列腺癌 (mCRPC) 患者中的作用 – PRORADIUM研究的最終結局，第一作者為Nuria Romero-Laorden，此研究為基于PRORADIUM項目，為一項前瞻性、多中心、觀察性隊列研究，研究對象為接受鐳-223治療的mCRPC患者，由35個西班牙醫學中心參與。
研究背景：鐳-223是一種α-粒子，對于轉移性去勢抵抗前列腺癌(mCRPC)骨轉移患者，能有效延長其生存期。然而，在早期研究中，缺乏有利于選擇患者的生物標志物。總堿性磷酸酶(tALP)似乎是評價鐳-223治療效果的潛在標志物。其他骨相關標志物，如骨特異性堿性磷酸酶(BALP)，已證明其在伴有骨轉移的mCRPC患者中的預后價值。那么骨相關標志物是否可能影響使用鐳-223治療的mCRPC患者的臨床結局呢?
研究目的：主要研究結果是評估骨形成的基線血清骨形成生物標志物(BALP和CICP)和骨吸收生物標志物(NTx和PYD)對總生存期(OS)的影響。次要研究結果包括無進展生存時間(PFS)、至PSA 進展時間 (TTPP) 和無骨骼事件生存期 (SRE-FS) 與血清骨標志物的相關性。
研究結果：總共納入169例患者，能完整成功分析血清標志物的為153例患者，其中57.5%完成了5-6個周期Ra223治療，如下表所示，血清生物標志物基線水平較高與預后因素相關。CICP和BALP與骨掃描中大量骨轉移(p=0.001和p=0.002)和基線疼痛(分別為p=0.003和p=0.028)相關。CICP、BALP和NTx與PSA基線水平較高、ECOG 2和基線ALP/LDH升高顯著相關。
主要研究結果：中位隨訪31.1個月后，觀察到147例死亡，中位總生存期(OS)為12.1個月(95%CI：9.5-14.7)次要研究結果：BALP和CICP的連續值與較短的PSA進展時間TTPP和無進展生存時間rPFS相關。3-4個骨生物標志物的升高與較差的OS顯著相關。未發現與無骨骼事件生存期的關聯。
研究結論：該研究結果表明，骨形成的基線血清標志物可作為接受鐳-223治療的mCRPC患者的預后生物標志物;以及需要進行驗證分析以確認這些結果。
