循环肿瘤细胞自我种植在人骨肉瘤进展中的作用及机制研究

Recurrence and metastases remain the leading cause of death among osteosarcoma patients,during which circulating tumor cells（CTCs） play an important role. Recent researches propose a new twist on metastasis, showing that CTCs can return to the primary tumor from other organs and proceed, a process termed tumor self-seeding.This phenomenon was found in several kinds of tumors, such as breast cancer. However, the role of CTCs in osteosarcoma and its related mechanisms are still unknown. The purpose of this project is to set up a tumor self-seeding model in mice and confirm the exsistence of tumor self-seeding in osteosarcoma via inoculations of green and red fluorescent protein labeled osteosarcoma cells,and investigate the role of CTCs in osteosarcoma progression;to separate the metastatic tumor cells in receptor tumor tissue with fluorescence-activated cell sorting(FACS), and subsequently study their in situ self-seeding capacity; to identify differentially expressed genes that may participate in the infiltration of CTCs using gene expression profile analysis and screen the cytokines that are involved in the attraction of CTCs using cytokine antibody array. The successful reveal of local recurrence and distant metastases in osteosarcoma will surely offer new opportunities for successful prevention and cure of metastatic osteosarcoma.

复发与转移是骨肉瘤患者死亡的主要原因，循环肿瘤细胞（CTCs）在其中发挥了极为重要的作用。最近的研究表明，CTCs 能够由身体其它器官回到原发灶并继续发展，这个过程被定义为肿瘤的自我种植。该现象已在包括乳腺癌在内的多个肿瘤中得到印证，而其在骨肉瘤进展中的作用及机制仍不明了。本课题拟通过移植绿色与红色荧光蛋白示踪标记的骨肉瘤细胞系，建立一个肿瘤细胞的自我种植模型，从而验证骨肉瘤自我种植现象的存在，并探讨CTCs自我种植在骨肉瘤发展中可能发挥的作用；进一步采用流式细胞分选法 (FACS) 分选种植于受体肿瘤的转移细胞，研究其原位种植能力；利用基因芯片表达谱和细胞因子抗体芯片筛选参与CTCs细胞浸润原位肿瘤的相关差异基因以及参与吸引CTCs的细胞调节因子。该项目的完成将进一步揭示骨肉瘤复发转移之谜，为预防和治疗转移癌症提供新的策略。

背景：复发与转移是骨肉瘤患者死亡的主要原因，循环肿瘤细胞（CTCs）在其中发挥了重要的作用。CTCs 能够由身体其它器官回到原发灶并继续发展，这个过程被定义为肿瘤的自我种植。本课题在前期预实验证实人骨肉瘤荷瘤裸鼠模型中存在CTCs自我种植现象的基础上，对IL-6、IL-8在自我种植的CTCs促进骨肉瘤恶性进展方面的作用进行了研究。目的：证明骨肉瘤中存在CTCs自我种植现象的。阐明自我种植在骨肉瘤进展中可能发挥的作用，揭示骨肉瘤中存在的局部复发、远处转移之间的联系，为开发骨肉瘤靶向性治疗方法提供新的策略。方法：使用SOSP-9607，RFP-F4细胞建立CTCs自我种植模型，证实骨肉瘤中存在CTCs自我种植现象；检测骨肉瘤细胞中IL-6 和IL-8的表达情况，在细胞和动物水平验证下调IL-6、IL-8在骨肉瘤增殖、迁移和侵袭等生物学特性方面的变化，观察动物模型中原位肿瘤的生长情况和自发肺转移；检测IL-6激活的相关信号通路；建立CTCs自我种植模型，筛选自我种植的CTCs；MTT、Transwell验证CTCs与亲本细胞SOSP-9607细胞的增殖、迁移、侵袭及自我种植能力；通过基因芯片分析CTCs与亲本细胞差异基因；ICC测定IL-6及IL-8的表达，ELISA测定血液样本中IL-8的表达，结合临床资料，观察其与人骨肉瘤患者转移及复发的相关性。结果：骨肉瘤中存在CTCs自我种植现象，并能促进原位肿瘤生长；原位肿瘤细胞SOSP-9607及条件培养基对CTCs替代细胞F5M2细胞具有吸引作用；IL-6通过激活JAK/STAT3信号通路介导了骨肉瘤CTCs自我种植过程中原位肿瘤对CTCs的吸引作用；自我种植的CTCs可通过上调IL-8的表达提高肿瘤的自我种植能力及肺转移能力；自我种植的CTCs能够促进原位肿瘤细胞的迁移及侵袭，促进原位肿瘤的生长和转移。结论：自我种植的CTCs比亲本细胞具有更强的自我种植能力以及肺部定植能力，能够促进肿瘤的自我种植，促进原位肿瘤的复发及转移；IL-6在骨肉瘤CTCs自我种植过程中对CTCs具有吸引促进作用；自我种植的CTCs可通过IL-8促进原位肿瘤侵袭及迁移；IL-6及IL-8为抑制骨肉瘤CTCs自我种植提供了新的有效靶点，为进一步抑制骨肉瘤进展和提高患者生存率提供了更多可能。