STAT3信号途径在大肠癌干细胞增殖和肿瘤生长中的作用

信号传导与转录激活因子3（Signal Transducer and Activator of Transcription3，STAT3）在多种肿瘤包括大肠癌细胞生长、增殖、浸润、迁移中起着十分重要的作用。STAT3已经成为治疗大肠癌等恶性肿瘤的重要分子靶点。肿瘤干细胞是肿瘤组织中只有很少一部分具有自我更新能力的细胞，在肿瘤复发，侵润、转移及抗药性中起着十分重要的作用。本研究以ALDH和CD133作为大肠癌干细胞标记物，筛选出大肠癌干细胞，检测其STAT3 磷酸化水平，并检测小分子STAT3抑制剂LLL12及Stattic对大肠肿瘤干细胞以及小鼠肿瘤干细胞移植模型的抑制效应。本项目的研究结果，将为探讨大肠癌干细胞发生发展的信号转导机制提供重要的实验基础。

STAT3是大肠癌发病机制中的主要信号转导通路之一，也是治疗大肠癌的一个重要靶点。但是STAT3在大肠癌干细胞中是否处于激活状态目前尚无人报导。因此，本研究以ALDH及CD133作为干细胞标志物，采用流式细胞仪筛选出大肠癌干细胞，并检测其STAT3 磷酸化水平，探讨STAT3信号通路在肿瘤干细胞中的作用。本研究进一步证实了ALDH+/CD133+细胞具有更强的肿瘤形成能力及Tumorsphere形成能力，即具有肿瘤干细胞特性。非常有趣的是，我们发现ALDH+/CD133+大肠癌干细胞STAT3的磷酸化水平高于ALDH-/CD133-以及未分选的细胞。采用免疫组化及免疫荧光染色显示大肠癌患者肿瘤组织标本中ALDH 、CD133表达与磷酸化STAT3有一定的相关性。与ALDH-/CD133-相比，ALDH+/CD133+大肠癌干细胞ALDH1, CD133, IL-6, IL-6R, GP130, IL-8的表达增高，IL-6分泌增加。这些说明在肿瘤干细胞中IL-6/STAT3信号途径处于激活状态。小分子STAT3抑制剂LLL12, Stattic, FLLL32, GO-Y030能有效抑制大肠癌干细胞STAT3磷酸化水平，降低STAT3下游靶基因的表达，抑制肿瘤干细胞生长、增殖，并抑制其Tumorsphere形成能力。STAT3 ShRNA同样能够抑制肿瘤干细胞的活性、STAT3磷酸化水平以及下游靶基因表达。我们发现两种天然食物成分，姜黄素及熊果酸也具有类似的作用。此外，LLL12及Stattic能够降低培养细胞中ALDH+ /CD133+细胞百分比，而5-Fu、Doxorubicin增加肿瘤干细胞百分比。LLL12还能抑制肿瘤干细胞中ALDH1, CD133, IL-6, IL-6R, GP130, IL-8的表达。不仅如此，LLL12, GOY030, STAT3 ShRNA 及 IL-6 ShRNA能够抑制NOD/SCID鼠大肠癌干细胞移植肿瘤的生长。总之，本研究首次报道了IL-6/STAT3信号途径在大肠癌干细胞中处于激活状态，采用新型小分子STAT3抑制剂以及一些天然食物成分能有效抑制大肠癌干细胞活性、增殖和肿瘤生长，为大肠癌的预防和分子靶向治疗提供了新的策略。