肿瘤-睾丸抗原Rec8在结直肠癌进展中调控肿瘤干细胞样表型的作用及机制

Tumor metastasis is the leading cause of death in colorectal cancer. Cancer stem cells (CSCs) play a key role in tumor progression, which is referred to as the cancer invasion and metastasis. Epithelial-mesenchymal transition (EMT) promotes CSCs generation and tumor progression. Cancer-testis antigens (CTAs) promote EMT and the generation of CSCs. Rec8 is a CTA, the role of which in progression of colorectal cancer and in CSCs generation is unclear. We speculate that Rec8 regulate CSC-like phenotype in colorectal cancer cells by promoting EMT, and thereby promote the invasion and metastasis of colorectal cancer. In this study, we plan to do our research on patient, animal and cell levels by collecting samples from patients with colorectal cancer, establishing primary colon cancer and liver metastasis model of colon cancer in mouse, and cultivating colon tumor cell balls with a CSC-like phenotype. Rec8 expression in progression of colorectal cancer and in CSCs generation will be observed. The role of Rec8 in the invasion and metastasis of colorectal cancer and in regulation of the CSC-like phenotype will be clarified by overexpression and knockdown of Rec8. Moreover, to clarify the underlying molecular mechanism, Chip technology will be applied to screen the possible pathways. This is the first study to explore the relationship between Rec8 and progression of colorectal cancer. This is also the first study to research the role of Rec8 in regulation of the CSC-like phenotype and its underlying molecular mechanism. This project provides a new target for the treatment of colorectal cancer.

侵袭和转移是结直肠癌的主要死因。肿瘤干细胞（CSCs）在肿瘤进展（主要表现为侵袭和转移）中发挥关键作用。上皮间质转化（EMT）促进CSCs生成及肿瘤进展。肿瘤-睾丸抗原（CTAs）可促进EMT及CSCs生成。Rec8是CTAs之一，但其与结直肠癌进展及CSCs的关系尚不明确。我们推测，Rec8可能通过促进EMT，调控细胞CSC样表型，从而促进结直肠癌的侵袭和转移。本课题拟通过收集结直肠患者手术标本、建立小鼠原发结肠癌及肝转移模型、获取具有CSC样表型的结肠肿瘤细胞球，从患者、动物及细胞三个层面开展研究。观察Rec8在结直肠癌进展及CSCs形成中的表达。通过敲低及过表达Rec8，明确其在结肠癌侵袭转移及CSC样表型中的作用，并用芯片技术进行筛选，明确其分子机制。本研究首次探讨Rec8与结直肠癌进展的关系，首次研究Rec8在细胞CSC样表型中的作用及机制。为结直肠癌治疗提供了新靶点。

我国结直肠癌的发病率高，死亡率高，严重威胁国民健康。结直肠癌患者的主要死亡原因是侵袭和转移。目前观点认为，肿瘤干细胞（CSCs）推动了肿瘤的生长、侵袭及转移，因此，研究结直肠肿瘤干细胞表型的机制，具有重要意义。. 本项目按照原计划通过获取具有肿瘤干细胞（CSC）样表型的结肠肿瘤细胞球、建立小鼠原发结肠癌模型和结肠癌肝转移模型、收集结直肠癌患者手术标本，从细胞、动物及患者三个层面开展研究。现已完成研究目标，发现Rec8表达升高与结直肠癌患者的淋巴结转移相关；Rec8通过上调EMT关键转录因子Snail的表达，促进结直肠癌干细胞标志物表达及细胞迁移侵袭，参与维持结直肠肿瘤干细胞表型及肿瘤起始及转移。在此基础上，本项目对于维持结直肠肿瘤干细胞表型的机制进行了更加深入的探讨，通过大通量测序技术，筛选发现有33个piRNA在结直肠癌组织中升高，进一步在80例结直肠癌患者组织中验证，发现piR-18849与肿瘤的分化程度及淋巴结转移相关，piR-19521的表达与肿瘤的分化程度相关。还发现piR-823可通过与热休克蛋白转录因子1（HSF1）结合，促进其磷酸化从而促进结肠癌细胞增殖，抑制其凋亡。本项目还筛选出5种胃癌组织及血浆表达均升高，可用于胃癌早期诊断的miRNAs，并得出了诊断公式；发现其中miRNA-17-5p可作为一种信号分子，通过抑制树突状细胞成熟，抑制肿瘤免疫，从而促进肿瘤的发生发展。. 本项目围绕影响结直肠癌细胞肿瘤干细胞样表型的关键分子及机制这一核心问题进行了深入的研究，目前共发表SCI论文3篇。发现了Rec8在此过程中的作用及机制，研究了一类新的非编码小RNA——piRNA在结直肠癌中的表达谱变化、功能及机制，丰富了结直肠癌进展的肿瘤干细胞理论；发现了piRNA可通过结合蛋白质改变其转录后修饰水平，影响其活性，这是对piRNA功能及作用方式的重要补充；这些发现具有重要理论意义。此外，本项目通过大通量测序技术，筛选到5种与胃癌发生相关且可在血浆中稳定检出的miRNAs，并得出了诊断公式，可用于胃癌的早期无创筛查。具有较高的临床应用价值。