食管鳞形细胞癌转移新机制：肿瘤干细胞靶向转移和CXCR4分子的关键作用

We previously found that CD44 could be a valuable marker to enrich the cancer stem cell (CSC) in esophageal squamous cell carcinoma (ESCC). Chemokine receptor CXCR4 was closely related to the metastasis of ESCC. Besides, its expression in ESCC was heterogeneously, and CXCR4 positive cells showed stronger migration ability than CXCR4 negative ones. Basing on these results, we hypothesize that CSC are capable of generating tumor metastases by mediation of CXCR4. In the present project, we will first identify CSC in ESCC by means of the surface markers CD44 and ALDH1, and characterized it by detection system. Next, we will compare the metastatic abilities between CSC and non-CSC cell and determine the effect of CSC in targeted metastasis of ESCC. At last, we will test whether CXCR4 mediating the metastasis of CSC. We will compare the activity of CXCR4 and its signaling pathway between CSC and non-CSC cell, and observe the influence of down-regulation of CXCR4 and its signaling pathway on the transfer ability of CSC. Once the project has been completed, it will provide new experimental and theoretical basis for the anti-metastasis treatment strategy of esophageal cancer targeted to CSC.

通过肿瘤干细胞（CSC）研究肿瘤转移机制可能从源头上切断肿瘤转移。我们初期研究发现CD44可作为表面标志富集食管鳞癌（ESCC）中的CSC，但不能独立分离CSC。近期发现乙醇脱氢酶ALDH1与ESCC的侵袭转移有关，因此我们推测结合CD44和ALDH1可能从ESCC中分离出高纯度的CSC。我们将首先利用二者分离出高纯度CSC并鉴定，然后比较ESCC中的CSC与非CSC的转移能力，明确CSC在ESCC靶向转移中的作用。此外，我们的早期研究提示趋化因子CXCR4高表达与ESCC肿瘤转移密切相关，推测CXCR4可能介导了ESCC中CSC的靶向转移。为此我们将检测CXCR4及其信号通路在CSC与非CSC中的表达和活性差异，观察阻抑CXCR4表达及其信号通路的活化对CSC转移的影响，明确CXCR4是否介导了CSC的靶向转移，最终为以CSC为靶点的抗食管癌侵袭转移这一治疗方案提供新的实验和理论依据。

研究背景：食管癌是常见的消化道恶性肿瘤之一，具有高度转移倾向，患者预后不佳。肿瘤干细胞被认为是：肿瘤细胞中小部分具有引起肿瘤发生、维持肿瘤生长与肿瘤异质性能力的细胞群，并参与肿瘤的转移过程。趋化因子受体CXCR4已被证实在多种肿瘤中参与远处转移，且CXCR4表达阳性的肿瘤干细胞具有较强的侵袭与迁移能力。因此，在食管癌中，我们探索CXCR4+细胞的肿瘤干细胞特性，及其对食管癌转移的影响机制。.主要研究内容：（1）检测食管癌中CXCR4的表达水平；（2）探究CXCR4对食管癌生物功能学影响；（3）分选共表达CD133和CXCR4的食管癌细胞，探索其肿瘤干细胞特性；（4）分析CXCR4促进肿瘤进展的信号通路。.关键数据：收集2006年本院手术切除的154例食管癌病例石蜡标本和随访数据，以免疫组化检测食管癌组织中CXCR4和CD133的表达水平。结果显示：其高表达率分别为CD133:28.57%与CXCR4:65.58%，共同高表达CD133与CXCR4率为0.78 %。通过流式细胞术在食管癌细胞系TE-1中检测并分选共同表达CD133与CXCR4细胞群比例为1.20%，克隆形成实验结果提示CD133+CXCR4+细胞亚群具有较强的增殖能力；Transwell实验结果提示CD133+CXCR4+ 与CD133-CXCR4+细胞亚群具有较强的侵袭能力。通过慢病毒转染，在食管癌细胞系Eca109细胞系中干扰或过表达CXCR4的表达，体外功能学实验结果显示：干扰CXCR4的表达能抑制食管癌细胞的增殖与侵袭能力，过表达CXCR4能促进食管癌细胞的增殖与侵袭能力。通过Western blot实验检测发现AKT信号通路下游基因RhoA、Rac-1与Cdc42的表达水平与CXCR4表达水平呈正相关，采用SDF-1刺激后发现能显著上调RhoA、Rac-1与Cdc42的表达，而干扰CXCR4后，SDF-1刺激对于RhoA、Rac-1与Cdc42的表达没有显著影响。.科学意义：（1）CXCR4在食管癌中表达水平上调；（2）CXCR4能促进食管癌细胞的增殖与侵袭能力；（3）CD133+CXCR4+细胞亚群有较强的增殖能力与侵袭能力，具有食管癌肿瘤干细胞特性；（4）CXCR4通过激活AKT信号通路促进食管癌增殖与迁移。