巨噬细胞活化分化相关胃癌腹膜转移分子标志的筛选及临床验证研究

Gastric cancer peritoneal carcinomatosis (GCPC) is the clinical outcome of the majority of gastric cancer patients. The immune imbalance of peritoneal macrophage (PEM), which could produce and secret active molecules involved in the pathological process, is the key promotion factor for the occurrence and development of GCPC. Screening and clinical validation of PEM derived molecular biomarkers is of significant importance to in depth understand the pathological process and improve clinical treatment strategy. First, based on the quantum dots multi-spectral imaging technique, this project focuses on our established animal model of GCPC to systematically study the variations of PEM in different stages of GCPC, especially on the expression of related molecules in the serum and ascites. Second, the dynamic changes of the activation and differentiation of PEM would be studied by building up the co-culture system of PEM and gastric cancer cell line with different growth stages and patterns. Third, through such in vitro and in vivo studies, the molecular biomarkers will be screened preliminarily. Finally, the above selected molecular biomarkers will be validated by the clinical gastric cancer tissue specimens and serum. By such a trial and validation process, it is hoped to screen 2-3 candidate molecular biomarkers for accurate judgment of GCPC process, so as to provide theoretical basis for the comprehensive control strategy of GCPC.

腹膜转移是多数胃癌患者的最终临床转归，形成胃癌腹膜转移癌(GCPC)。腹腔巨噬细胞(PEM)免疫失衡是其发生发展的关键促动因素，主要表现为产生和分泌反映和参与该病理过程的活性分子。筛选和验证巨噬细胞源性GCPC分子标志物，对深入认识该病理过程、改进临床诊疗策略至关重要。我们拟以所建立的GCPC动物模型为研究对象，以基于量子点多光谱成像研究癌细胞与肿瘤微环境相互作用的技术平台为依托，系统研究GCPC病理过程中不同阶段PEM的变化特点、及相关分子在血清和腹水中的反映；然后构建胃癌细胞与PEM共培养体系，研究在胃癌细胞不同生长阶段及不同生长模式下PEM活化及分化特征的动态变化；通过上述体内外研究，初步筛选出GCPC进展相关分子标志；最后以不同临床阶段GCPC患者的血清和组织标本进行验证，最终为准确判断GCPC病程提供2-3个候选分子标志，为GCPC的综合防治策略提供新指标和新靶点。

研究背景：腹膜转移是大部分胃癌患者的最终临床转归，形成胃癌腹膜转移癌。从免疫失衡的角度探讨其发生发展机制、寻找相关分子标志物，为深入了解其发病机理、促进胃癌防治，提供理论依据。.研究内容：将诱导分化的THP-1细胞（Mφ）与不同比例的胃癌细胞（Gastric cancer cell，GC）共培养后，镜下观察Mφ的形态变化，通过RT-qPCR法检测Mφ表型相关基因分子的表达，流式细胞术检测Mφ凋亡情况。建立胃癌皮下移植瘤BALB/C裸小鼠动物模型，取腹腔巨噬细胞（peritoneal macrophages，PEM）检测相关基因的表达水平，并分析其表达与皮下瘤体积的相关性。.研究结果：在与胃癌细胞共培养不同时间后，THP-1来源Mφ表现出相似的形态、及表型相关分子表达谱，无明显的时间依赖性。但随着共培养体系中GC数量的增大（即GC:Mφ比例增大），M1型相关基因CD80、TNF的表达逐渐降低，iNOS、IL23及IL1β的表达部分降低，M2型相关基因（CD206、IL10、Clec7a、CD163、TGFβ）表达大部分逐渐上升，Mφ逐渐由类M1型过渡为类M2型，组间差异有显著性。蛋白水平检测显示：随着共培养体系中GC比例增加， M1型分子标志物表达下降，M2型分子标志物表达上升。而在移植瘤模型中，荷瘤小鼠PEM倾向于M2型，裸鼠皮下瘤体积与PEM相关基因表达量的相关性分析显示，M1型大部分相关基因的表达与肿瘤体积呈负相关，M2型大部分相关基因的表达与肿瘤体积呈正相关。.结论及科学意义：不同比例的GC与Mφ共培养，随着比值（GC:Mφ）升高，Mφ逐渐由类M1型向类M2型转化；裸鼠肿瘤移植模型显示，PEM表型随着肿瘤负荷增大而呈动态变化，倾向于M2型，验证了体外实验结果。然而在上述动态变化过程中，Mφ并未表现出典型的M1或M2型特征，而只是一种倾向性转变，提示其在与胃癌细胞相互作用过程中始终处于动态变化。本项研究表明腹腔巨噬细胞表型相关表达谱的变化，与胃癌的进展密切相关，对其发生发展机制的探讨具有一定科学意义；而对于临床胃癌患者病情预测、预后判断的价值，有待进一步的临床验证。