研究背景：前列腺癌(PCa)是男性最常见的恶性肿瘤，是全世界男性癌症死亡的第二大原因，晚期前列腺癌患者90%出现骨转移，这也是PCa患者主要死亡原因。无骨转移患者的5年生存率接近60%，有骨转移患者的5年生存率却明显减低到3%。其治疗方案主要为抑制肿瘤生长和疼痛管理。骨骼是一个代谢极为活跃的脏器，在成骨及破骨细胞用作下持续的重塑，并维持骨转换平衡。以上骨微环境无意中为骨内肿瘤的形成和生长提供了肥沃的环境，从而形成恶性循环，促进骨转移持续进展。
首先选择目标因子：TCGA以及Oncomine基因数据库显示PCa患者GDF15呈现过度表达。组织微阵列技术(TMAs)提示前列腺癌中GDF15的染色高于正常前列腺样本。Western blot(免疫印记实验)分析，PCa细胞中GDF15在蛋白质和mRNA水平表达增加，因此GDF15与前列腺骨转移癌之间密切相关。
建议小鼠模型：将含GDF15的细胞系注射小鼠中，通过IVIS成像(小鼠活体光学成像)，观察到GDF15组见多处骨转移灶(后肢、前肢、脊髓和胸骨肋骨)，且体重明显下降。多种方式染色及血清学结果均表明GDF15的过度表达促进骨皮质退化增加，加速了骨组织异常代谢，且细胞增值明显增加。
基因编辑及Western blot分析及骨高分辨率µ-CT定量分析，GDF15小鼠骨小梁体积、厚度及数量显著减少。免疫组化分析表明，GDF15KO组织Ki67阳性细胞更少(提示细胞增殖指数低)。TRAP和组织蛋白酶K染色也减少，提示破骨细胞形成和功能均减少。并且GDF15促进CTX和P1NP水平显著升高，提示GDF15KO会阻碍肿瘤生长和进展。
条件培养基以及免疫组化示，GDF15的缺失以及补充均改变CCL2的表达，并且两者间呈正相关，因此表明PCa分泌GDF15可显著增加成骨细胞CCL2表达。并且F4/80以及CD68，在GDF15存在中高表达，这些发现表明PCa分泌的GDF15调节CCL2的表达，CCL2反过来充当引导肿瘤到达骨表面的化学引诱剂。
GDF15对成骨影响：通过不同条件培养及多种染色结果表明不论是在成骨早期还是晚期，GDF15均调节骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化以及矿化过程，并且GDF15是PCa细胞刺激成骨细胞分化关键。成纤维细胞集落形成单位(CFU-F)被认为是早期成骨细胞前体。为了评估GDF15对骨髓基质干细胞向成骨细胞分化的影响，将小鼠骨髓基质干细胞培养基中培养，证实GDF15的存在与缺失能改变骨髓间充质干细胞(BMSCs)向成骨细胞分化以及矿化结果。
TRAP染色提示GDF15对于破骨细胞数量改变有影响：将小鼠骨髓巨噬细胞培养以刺激体外破骨细胞形成，GDF15的加入导致TRAP阳性多核细胞数量显著增加。通过基因分析，GDF15培养下破骨细胞特异性基因(如TRAP、组织蛋白酶K等)都有升高。PCa分泌的GDF15增强RANKL介导的破骨细胞分化并促进骨吸收。
RANKL表达增加是由于GDF15介导成骨细胞分化所致，GDF15影响RANKL表达，以及RANKL/OPG比率，但对OPG表达无显著影响。
使用RNA scope探针，观察到GFRAL沉默降低了AKTS473和ERKT202/Y204磷酸化，并抑制了GDF15介导的ALP、RANKL、CCL2mRNA表达增加。表明GDF15受体存在于成骨细胞前体，可能调节GDF15对骨细胞的作用。
收获与思考：从文中可以了解到，GDF15对于调控骨转移有重要作用，且存在于成骨细胞前体，那么GDF15是否能成为预测骨转移发生以及骨转移预后因子呢?是否能有核医学相关标记或治疗来作用于此过程，在早期阻断骨转移的出现、发生和进展呢?包括目前我院有在开展的mCRPC骨转移镭223治疗后，GDF15的相关释放与表达是否有改善呢?这些也都是临床比较热门的关注点。
在2021年欧洲肿瘤学会(ESMO)年会中有一篇摘要与此相关，题目为骨代谢的血清生物标志物在接受镭-223治疗转移性去势抵抗性前列腺癌 (mCRPC) 患者中的作用 – PRORADIUM研究的最终结局，第一作者为Nuria Romero-Laorden，此研究为基于PRORADIUM项目，为一项前瞻性、多中心、观察性队列研究，研究对象为接受镭-223治疗的mCRPC患者，由35个西班牙医学中心参与。
研究背景：镭-223是一种α-粒子，对于转移性去势抵抗前列腺癌(mCRPC)骨转移患者，能有效延长其生存期。然而，在早期研究中，缺乏有利于选择患者的生物标志物。总碱性磷酸酶(tALP)似乎是评价镭-223治疗效果的潜在标志物。其他骨相关标志物，如骨特异性碱性磷酸酶(BALP)，已证明其在伴有骨转移的mCRPC患者中的预后价值。那么骨相关标志物是否可能影响使用镭-223治疗的mCRPC患者的临床结局呢?
研究目的：主要研究结果是评估骨形成的基线血清骨形成生物标志物(BALP和CICP)和骨吸收生物标志物(NTx和PYD)对总生存期(OS)的影响。次要研究结果包括无进展生存时间(PFS)、至PSA 进展时间 (TTPP) 和无骨骼事件生存期 (SRE-FS) 与血清骨标志物的相关性。
研究结果：总共纳入169例患者，能完整成功分析血清标志物的为153例患者，其中57.5%完成了5-6个周期Ra223治疗，如下表所示，血清生物标志物基线水平较高与预后因素相关。CICP和BALP与骨扫描中大量骨转移(p=0.001和p=0.002)和基线疼痛(分别为p=0.003和p=0.028)相关。CICP、BALP和NTx与PSA基线水平较高、ECOG 2和基线ALP/LDH升高显著相关。
主要研究结果：中位随访31.1个月后，观察到147例死亡，中位总生存期(OS)为12.1个月(95%CI：9.5-14.7)次要研究结果：BALP和CICP的连续值与较短的PSA进展时间TTPP和无进展生存时间rPFS相关。3-4个骨生物标志物的升高与较差的OS显著相关。未发现与无骨骼事件生存期的关联。
研究结论：该研究结果表明，骨形成的基线血清标志物可作为接受镭-223治疗的mCRPC患者的预后生物标志物;以及需要进行验证分析以确认这些结果。
