胰岛素样生长因子1对结直肠癌细胞放疗保护作用及其分子机制的初步研究

IGF-1/IGF-1R and colorectal cancer are closely related. From our previous clinical studies, we found the differential expression of IGF-1R in colorectal cancer specimens, and found IGF-1R overexpression colorectal cancer patients were significantly resistant to radiotherapy. Here we hypothesized that IGF-1 binding with IGF-1R may produce radiation protection. In this study, we will apply IGF-1R (+) and (-) colorectal cancer cell lines to investigate the role of IGF-1 in the colorectal cancer cells radiotherapy sensitivity. Cellular apoptosis, DNA damage and repair, and cell ultrastructural changes in these cell lines will be investigated. In detail, we will evaluate the expression of cellular stress pathways (Erk1/2MAPK, PI-3K/Akt)， the regulation of apoptosis genes (Cyt c, Bax, Caspase-9, Bcl-2, Bcl-xL), and DNA damage repair genes (GADD45, APEN). The purpose of our study is to elaborate the relationship and mechanism of the IGF-1/IGF-1R pathway and colorectal cancer cells radiotherapy sensitivity. We believe this study combining the following in vivo study will provide a theoretical basis that anti-IGF-1R therapy will increase radiosensitivity during radiotherapy.

IGF-1/IGF-1R与结直肠癌关系密切，我们前期临床研究证实了IGF-1R的差异表达，并观察到IGF-1R高表达的直肠癌对放疗明显耐受。因此提出假说， IGF-1与IGF-1R结合可能产生放疗保护，是放疗耐受的机制之一。本研究以IGF-1R(+)及(-)结直肠癌细胞株为研究对象，从细胞凋亡、DNA损伤修复及细胞超微结构变化三个方面研究IGF-1干预对结直肠癌细胞放疗敏感性的影响，探讨细胞接受照射后IGF-1/IGF-1R能否激活细胞应激通路（Erk1/2MAPK、PI-3K/Akt）及调节细胞凋亡基因（Cyt c, Bax, Caspase-9，Bcl-2,Bcl-xL）、DNA损伤修复基因（GADD45、APEN）的表达。阐述IGF-1/IGF-1R通路与结直肠癌细胞放疗耐受的关系及其分子机制，为后续体内试验建立基础，并为抗IGF-1R治疗与放疗联合应用增加放疗敏感性提供理论依据。

我们前期临床研究观察到IGF-1R高表达的直肠癌病例对放疗明显耐受。因此提出假说“IGF-1与IGF-1R结合产生放疗保护，可能是放疗耐受的机制之一”并加以验证。本研究以IGF-1R(+)及(-)结直肠癌细胞株为研究对象，从细胞凋亡、DNA损伤修复及细胞超微结构变化三个方面研究IGF-1干预对结直肠癌细胞放疗敏感性的影响，并探讨IGF-1能否激活照射引起细胞应激相关的信号通路。结果发现：1.IGF-1可以增加IGF-1R表达阳性的COLO320/DM细胞照射后的克隆形成能力，但对IGF-1R表达阴性的HT-29细胞株照射后的克隆生成率无明显影响，证实了IGF-1可以增加结直肠癌细胞放疗抵抗能力；2.IGF-1可以增加结直肠癌细胞放疗后的DNA损伤修复能力，其机制可能是通过上调DNA损伤修复相关基因GADD45以及APEN基因的表达发挥作用；3. IGF-1可以减少由照射引起的结直肠癌细胞的凋亡，其机制可能是通过激活PI-3K/Akt通路发挥作用。本研究首次证实了IGF-1/IGF-1R通路与结直肠癌细胞放疗耐受的关系并初步探讨了其分子机制，为后续试验建立基础，并为抗IGF-1R治疗与放疗联合应用增加放疗敏感性提供理论依据。项目任务按计划完成，在本项目的资助下共发表SCI论文14篇，其中相关SCI论文4篇，培养博士研究生及硕士研究生各一名。与多家三级医院合作开展多中心研究，证实IGF-1R表达可以作为预测直肠癌术前放疗敏感性的良好指示物，其敏感性和特异性优于已报道的其他同类分子标记物的水平，并初步探讨汉防己甲素、千金藤素片等临床已有“应用”的中药单体与放疗联合应用于直肠癌患者提高放疗敏感性的可能。