IGF信号通过STAT3/Fra-1/Nanog途径维持结直肠癌干细胞自我更新的机制探究

Increasing evidence suggests that cancer stem cells are a small dynamic population with phenotypic and molecular characteristics, and regulated by the tumor microenvironment. To decipher the regulation mechanism is the key to achieve the precise treatment of tumor. Based on prophase work platform has been established by us, the IGF signal from the tumor microenvironment to maintain the colorectal cancer stem cells self-renewal through the regulation of Nanog, but the mechanism has not been clarified. The preliminary experiment of bioinformatics analysis and early discovery, STAT3/Fra-1 complexes may be the key factor connected with IGF signal and Nanog. Therefore, this project aims at the further study of the role of IGF/STAT3/Fra-1/Nanog pathway in the maintenance of colorectal cancer stem cell self-renewal. The study will help to elucidate a new regulation mechanism of tumor microenvironment and cancer stem cells.

肿瘤干细胞（Cancer Stem Cells, CSCs）被认为是一小群具有明确的表型和分子特征并受到肿瘤微环境（Microenvironment）调控的动态群体, 破译其中的调控机制是实现肿瘤精准治疗的关键。课题组前期利用已建立的CSCs的工作平台，发现肿瘤微环境中IGF（insulin-like growth factor）信号通过对Nanog的调控从而维持结直肠癌干细胞的自我更新，但其中的机制尚未阐明。通过生物信息学分析和初步实验发现，STAT3/Fra-1复合物可能是联接IGF信号与Nanog的关键因子。因此，本项目拟在课题组前期工作基础上，进一步研究IGF信号通过STAT3/Fra-1/Nanog途径维持结直肠癌干细胞自我更新的分子机制。该研究将有助于阐明一项全新的基于肿瘤微环境与肿瘤干细胞之间的调控机制。

课题组前期利用已建立的肿瘤干细胞（CSCs）研究平台，发现肿瘤微环境中IGF信号通过对Nanog的调控从而维持结直肠癌干细胞的自我更新，但其中的机制尚未阐明。通过生物信息学分析和前期的初步实验发现，STAT3/Fra-1复合物可能是联接IGF-II与Nanog的关键因子。因此，提出假设：“IGF信号通过STAT3/Fra-1/Nanog途径维持结直肠癌干细胞的自我更新”。按照项目研究计划已完成STAT3/Fra-1复合物的验证及相关载体的构建，并明确了IGF-II对STAT3/Fra-1复合物的调控作用，同时，在研究过程中发现Nanog与Slug之间存在调控关系。.上皮间质转化（EMT）是肿瘤演进过程中的关键事件，肿瘤细胞通过EMT从过程获得CSCs特征。Slug作为EMT的关键调控因子，在结直肠癌EMT的过程中发挥重要作用，为了进一步的研究，课题组构建了Slug携带RFP红色荧光的Lv-PSlug-RFP的慢病毒载体。接着，利用Lv-PNanog-GFP与Lv-PSlug-RFP双荧光标记的方法，分选出4个不同亚群的结直肠癌细胞：Nanog-Slug-、Nanog-Slug+、Nanog+Slug-、Nanog+Slug+；再通过研究这4群细胞的生物学功能发现Nanog+Slug+双阳性细胞是结直肠癌细胞侵袭转移与自我更新的关键细胞亚群，具有迁移型肿瘤干细胞的特征。接下来，通过脾脏肝转移小鼠模型发现4个不同亚群的结直肠癌细胞在体内存在转化的现象，进一步实验发现可能与血小板有关。通过体外的血小板诱导实验也初步证实了4个不同亚群的结直肠癌细胞的转化与血小板诱导有关，具体的分子机制有待进一步阐明。.通过体外细胞实验和体内动物实验，顺利完成既定研究目标，证实了IGF/STAT3/Fra-1/Nanog信号通路在结直肠癌干细胞自我更新中的作用，阐明了一项新的基于肿瘤微环境与肿瘤干细胞间的调控机制，将来可以设计靶向该信号通路的小分子药物或者抑制剂，从而阻断结直肠癌干细胞的自我更新，提高结直肠癌的综合治疗效果。同时，在该课题的研究过程中发现了具有迁移型肿瘤干细胞特征的结直肠癌细胞亚群，这一亚群细胞在结直肠癌的发生发展过程中可能具有重要作用，这一新的发现将为研究结直肠癌提供新的细胞模型。