PI3K/Akt-Rho通路在SEMA3F抑制结直肠癌细胞EMT中的作用及机制

Epithelial mesenchymal transformation (EMT) is the dominant program in the progression of human colorectal cancer (CRC). However, the underlying mechanism is not fully understood. We previously confirmed that axon guidance molecule Semaphorin 3F (SEMA3F) was negatively correlated to the invasion and metastasis of CRC, and also influenced EMT characteristics of tumor cells. cDNA microarray analysis showed that PI3K/Akt and Rho signaling pathways were highly activated in CRC cells after SEMA3F gene was silenced, suggesting that SEMA3F may inhibit CRC cell EMT via the above pathways. To reveal the role and mechanism of SEMA3F in EMT，we propose in this project to investigate the effect of SEMA3F expression on the changes of EMT by using CRC cell lines, the EMT Flourescence tracing cell model and animal model previously constructed by our research group. On the basis of analyzing the relationship between SEMA3F expression and tumor cell EMT characteristics, we will investigate EMT characteristics affected by overexpressing or silencing SEMA3F gene as well as blocking PI3K/Akt-Rho pathway. Our study will offer experimental basis for designing novel and effective therapeutic strategies based on SEMA3F and PI3K / Akt-Rho pathway to treat CRC.

上皮间质转化（EMT）是结直肠癌（CRC）进展的主要环节，但调控机制不清。我们前期证实轴突导向分子Semaphorin3F （SEMA3F）表达于人CRC，与肿瘤侵袭转移负相关，且影响癌细胞的EMT特性；基因芯片结果显示SEMA3F沉默后CRC细胞内PI3K/Akt，Rho信号通路高度激活，提示SEMA3F可能通过上述通路抑制EMT。为明确SEMA3F在CRC细胞EMT中的作用及机制，本项目拟以CRC细胞株为研究对象，采用本室构建的EMT荧光示踪细胞模型和动物模型，在研究SEMA3F表达与癌细胞EMT特性的关系的基础上，观测上调、沉默SEMA3F和阻断 PI3K/Akt通路后对细胞EMT的影响，探讨PI3K/Akt-Rho通路在SEMA3F抑制CRC 细胞EMT中的作用及机制，旨在为基于SEMA3F和PI3K/Akt-Rho的CRC靶向治疗提供实验依据。

结直肠癌(colorectal cancer，CRC)是世界上第三大肿瘤。CRC导致的死亡排所有肿瘤相关死亡的第四位, 其导致死亡的主要原因是转移。目前研究显示，轴突导向分子SEMA3F不仅参与神经发育与轴突排斥，而且能抑制CRC的生长与转移，但其机制不明。为此，本研究通过三个部分阐明其机制：1.首先，我们检测并分析了85例人CRC标本SEMA3F与趋化因子CXCR4的表达，并通过TCGA数据库中229例CRC标本的基因表达信息学分析，确定了SEMA3F与CXCR4表达呈负相关, 生存分析显示SEMA3F高/CXCR4低的患者淋巴结转移与远处转移率低，生存时间更长。体外实验研究显示：SEMA3F能通过PI3K–AKT信号途径下调ASCL2–CXCR4轴致ASCL2与CXCR4低表达，从而抑制CRC细胞的侵袭与转移；ASCL2在体外能增强癌细胞的侵袭转移能力，在人CRC中的表达与肿瘤的大小、远处转移以及患者的恶劣预后显著相关。体外实验及动物实验采用CXCR4拮抗剂AMD3100能减弱因SEMA3F敲低导致的CRC细胞侵袭转移；2. 目前认为，肿瘤细胞的干性是肿瘤起始、演进与复发的关键调控因素。我们在CRC HCT116细胞中敲低SEMA3F表达发现能显著增强癌细胞的自我更新与成瘤能力，并增强CRC干性标志物LGR5、Nanog, Sox2与Oct4的表达；体外实验显示, SEMA3F通过靶向Wnt/β-catenin 信号通路抑制Rac1的激活从而抑制CRC细胞干性; 在人CRC中,SEMA3F表达与GTP-Rac1表达水平负相关, SEMA3F高GTP- Rac1低患者预后较好; 3.下调SEMA3F促进结肠癌细胞EMT并增强其侵袭能力, 阐明SEMA3F通过调节细胞骨架蛋白构象等增强CRC细胞EMT。以上研究证明SEMA3F作为CRC的抑制基因通过下调ASCL2–CXCR4轴、抑制CRC细胞干性和EMT可阻止CRC进展,提示SEMA3F可能成为CRC治疗的新靶点。.以上结果发表于Cancer letter(IF:5.016), J pathol(IF:7.33)与《实验与病理学杂志》, 参加全国会议交流2次，培养8年制本硕博连读研究生2名。