GM-CSF介导结直肠癌转移和耐药的机制研究

Colorectal cancer has the third leading incidence and mortality rate among human tumors. Tumor relapse, metastasis and drug resistance remain the main obstacle to the success of cancer treatments. Recent reports have revealed that although the mechanism of diverse therapies varies, alteration of tumor microenvironment in response to therapy-induced tumour tissue injury and inflammation contributes to the development of drug resistance. Our preliminary results showed that chronically stimulated GM-CSF can induce the drug resistance to chemotherapeutic drug (e.g. 5-FU, oxaliplatin and irinotecan) and promotes tumor cells invasion and migration in colorectal cancer cell lines. Therefore, we hypothesize that an excess secretion of GM-CSF in microenvironment may facilitate tumor metastasis and drug resistance mainly via epithelial-to- mesenchymal transition (EMT), myeloid-derived suppressor cells (MDSC) induction. In the present study, we will conduct the experiments in vitro, in vivo and clinical sample level by means of general biochemical and molecular biology methods, and finally demonstrate our hypothesis. Therefore, our study will not only clarify the molecular mechanisms of GM-CSF mediated metastasis and drug resistance in colorectal cancer, but also accelerate development of reversal agents for the treatment of microenvironment-mediated drug resistant human tumors.

结直肠癌在肿瘤中发病率和死亡率均位居第三，其复发、转移和耐药已经成为临床治疗的主要问题。近年来研究表明，尽管不同治疗方式下耐药产生的机制各异，由多种治疗手段引起肿瘤组织损伤和炎症共同介导的肿瘤微环境的改变是肿瘤耐药产生的主要原因之一。本课题组的前期研究发现促炎因子GM-CSF长期刺激可诱导结直肠癌细胞对化疗药（5-FU、奥沙利铂和伊立替康）不敏感，并促进了肿瘤细胞的迁移和侵袭。据此，我们提出如下科学假设：肠道肿瘤微环境中GM-CSF的过量分泌有可能通过上皮-间质转化（EMT）和髓系来源抑制性细胞（MDSC）诱导分化等途径参与了结直肠癌的转移和耐药。本项目拟采用生物化学和分子生物学方法在细胞水平、动物模型和临床患者标本多个层面论证我们的假说。本课题研究不仅将有助于阐明GM-CSF介导结直肠癌转移和耐药的分子机制，而且为进一步靶向肿瘤微环境治疗肿瘤耐药提供新的思路。

结直肠癌是世界恶性肿瘤发病率及死亡率均位居第三的恶性肿瘤，近年来其发病率仍呈明显的上升趋势。结直肠癌患者的治疗失败主要与结直肠癌的肝转移及化疗耐药诱导的肿瘤复发有关。近来的研究表明，尽管多种治疗方式下耐药产生的机制各异，由多种治疗手段引起肿瘤组织损伤和炎症共同介导的肿瘤微环境的改变是肿瘤耐药产生的主要原因之一。肿瘤微环境主要通过诱导血管新生、抑制免疫监控和免疫反应、诱导上皮-间质转化等促进肿瘤发生、发展和耐药。近年来，炎性细胞因子GM-CSF作为肿瘤微环境中维持肿瘤细胞快速增殖的重要功能因子，促进了肿瘤的生长、转移和耐药，日益受到研究者的关注。我们的研究表明，GM-CSF过量分泌能够通过ERK信号通路诱导结直肠癌细胞EMT产生及增加细胞迁移、侵袭，从而促进结直肠癌的肝转移。同时，GM-CSF过量分泌还能够诱导结直肠癌细胞抗凋亡的能力增加和临床上常用化疗药的耐药。因此，GM-CSF可能成为结直肠癌患者诊断中转移和化疗耐药的预后指标之一。前期的研究中，我们通过观察UC/CAC小鼠模型炎症癌变的过程，发现其中Eftud2蛋白表达明显上调。使用Cre/Loxp系统建立肠上皮特异性敲除Eftud2的小鼠模型，分别在体内、外进行机制的研究与探索。我们的研究结果表明，Eftud2未能通过影响肠上皮细胞的功能而影响UC进程。抗结直肠癌转移的研究中，我们构建体内外模型探究融合抗体JZA02对结直肠癌转移的抑制作用。体外研究中，JZA02有效抑制结直肠癌细胞的迁移与侵袭。体内模型中，JZA02显著抑制结直肠癌细胞向肝脏部位的转移，有效调节肝脏部位的肿瘤免疫微环境。同时在体内外均表现出调节肿瘤细胞EMT过程的作用。JZA02通过调节肿瘤免疫微环境以及肿瘤细胞的EMT过程而发挥抗结直肠癌转移的作用，从而为结直肠癌转移的临床治疗提供新的设计思路以及可能。