肿瘤相关成纤维细胞通过分泌COL1A1促进结直肠癌转移的分子机制

The tumor microenvironment plays an important role in the metastasis of colorectal cancer. Tumor-associated fibroblasts (TAFs) are the main components of the tumor microenvironment, but the mechanism of its function is still unclear. Our study found that: 1), COL1A1 is highly expressed in the cytoplasm of colorectal cancer TAFs, and patients with high expression have poor clinical prognosis; 2) COL1A1 co-culture with colorectal cancer cells enhanced migration ability; 3) COL1A1 through PDGF pathway to phosphorylate of STAT3 and ERK. To this end, we propose a hypothesis: TAFs promoting tumor metastasis by secreting COL1A1, then binding to PDGF receptor to activate STAT3 and ERK. In this study, it was verified from the aspects of cell, mouse and overall level; on the one hand, using overexpression and knockouting COL1A1 technology, migration, invasion, and mouse tail vein experiments. On the other hand, the mechanism of action of COL1A1 was revealed by mass spectrometry, FISH, immunofluorescence, ChIP, and dual luciferase reporter genes. This study will provide a new idea of fusion protein to promote the metastasis of colorectal cancer by TAFs and provide a new method for the intervention of colorectal cancer.

肿瘤微环境在结直肠癌转移中发挥重要作用，其中肿瘤相关成纤维细胞(TAFs)是肿瘤微环境的主要成分，但其行使功能的机制尚不清楚。我们研究发现：1)、COL1A1在结直肠癌TAFs的胞质中高表达，且高表达患者临床预后差；2)、COL1A1共培养下的结直肠癌细胞迁移增强；3)、COL1A1通过PDGF通路磷酸化STAT3及ERK。为此，我们提出假说：TAFs分泌的COL1A1结合PDGF受体，激活STAT3及ERK，促进结直肠癌转移。本研究拟从细胞、小鼠和整体水平，一方面，利用过表达及小干扰COL1A1技术、迁移、侵袭及小鼠尾静脉实验，验证COL1A1是否促进结直肠癌转移。另一方面，利用质谱、FISH、免疫荧光、ChIP、双荧光素酶报告基因揭示COL1A1的作用机制。本研究将从分泌蛋白这个视野为TAFs促进结直肠癌转移提供新依据，为干预结直肠癌转移提供新方法。

肿瘤微环境在结直肠癌的转移中发挥至关重要的作用，而肿瘤相关成纤维细胞（TAFs）是肿瘤微环境的主要成分，我们课题组基于结直肠癌TAFs分泌的I型胶原蛋白α1（COL1A1），拟探究其促进结直肠癌恶性进展的分子机制。COL1A1是成纤维细胞的关键结构蛋白，最新文献提示COL1A1通过WNT信号通路促进结直肠癌的恶性进展，也有文献报告其通过促进结直肠癌保持肿瘤干性进而促进结直肠癌的恶性进展。然而关于COL1A1的N端包含分泌信号肽提示其具有分泌功能，针对这一结构特征，尚未有相关文献报道。在该项目中，我们揭示分泌蛋白COL1A1促进结直肠癌恶性进展的分子机制。在该项目探究中，我们发现：结合数据库及本院临床结直肠癌患者进行检测，实验结果显示在蛋白水平及mRNA水平COL1A1在结直肠癌中均显著高表达，且其高表达与患者的临床预后、病情恶性程度及生存期显著正相关，而血清ELISA实验更进一步证实COL1A1在结直肠癌患者外周血中显著高表达，说明通过外周血可以监测结直肠癌患者的疾病进展；细胞层面，我们看到TAFs共培养下COL1A1显著促进结直肠癌的迁移侵袭及克隆增殖能力，而NFs及干扰掉COL1A1的TAFs对结直肠癌转移及增殖能力的影响显著减弱；为了进一步探究COL1A1促进结直肠癌恶性进展的分子机制，利用结直肠癌数据库，我们发现COL1A1与PDGFB显著正相关，对本院结直肠癌患者的石蜡标本进行免疫组化及新鲜癌组织进行Western Blot实验显示COL1A1与PDGFB显著正相关，对相关表达模式进行统计显示其具有统计学意义，而荧光原位杂交技术（FISH）实验显示COL1A1可以与PDGFB基因融合，利用HEK293T细胞及结直肠癌细胞外源性过表达COL1A1检测PDGF信号通路，实验结果显示ERK及Stat3的磷酸化水平显著升高，提示COL1A1通过PDGFB激活PDGF信号通路及促进EMT进而促进结直肠癌的恶性进展。本研究从分泌蛋白COL1A1这个角度为结直肠癌恶性进展提供新依据，为结直肠癌恶性进展无创监测提供新方向。