背景:胶质瘤是中枢神经系统最常见的原发性恶性脑肿瘤。尽管在治疗胶质瘤的治疗技术方面取得了很大进展,如手术、放疗和化疗,但胶质母细胞瘤(Glioblastoma,GBM)患者的平均生存期仍然只有12-15个月。现在强有力的证据表明,GBM中的大部分恶性细胞是由一种罕见的自我更新、多功能肿瘤细胞称为肿瘤干细胞(Cancer stem cells,CSCs)产生的。胶质瘤是由一个细胞层次组成,其细胞亚群能够维持和增殖肿瘤,因为它们具有自我更新的能力以及对化疗和放疗的抗药性。近些年来,许多研究表明,胶质瘤干细胞(Glioma stem cells,GSCs)能够很好地适应各种关键条件,如营养限制条件、缺氧或化疗药物的暴露,并与微环境因素积极相互作用,以逃避抗肿瘤免疫反应,促进肿瘤血管生成和肿瘤侵袭。由于具有这些特点,GSCs被认为是肿瘤复发和胶质瘤患者预后不良的主要原因。因此,研究维持这些具有GSC特性的关键调控因子对于了解胶质瘤进展和研究新的治疗方法具有重要意义。整合素β4(Integrinβ4,ITGB4)也称为CD104,是一种层粘连蛋白-5受体,主要表达于周围神经系统的鳞状上皮细胞、内皮细胞、未成熟胸腺细胞、Schwann细胞(又名雪旺细胞)和成纤维细胞。在肿瘤中,ITGB4首先被发现作为肿瘤特异性抗原。随后的研究表明,ITGB4的表达水平升高与皮肤、肺、头颈部和宫颈鳞状细胞癌(Squamous cell carcinomas,SCCs)的恶性进展以及不良生存率相关。最新研究报道,ITGB4在包括乳腺癌、膀胱癌、结肠癌、卵巢癌、胰腺癌、前列腺癌和甲状腺癌在内的多种癌症中高表达,并与预后不良有关。在肿瘤组织中,ITGB4细胞质尾部的磷酸化导致其从半桥粒释放(从半粒体中释放出来)并与生长因子受体相互作用,从而促进肿瘤细胞的侵袭和转移。有研究表明ITGB4在多种肿瘤中促进肿瘤发生,但它在胶质瘤中的作用仍不清楚。我们的研究首次发现,在GSC和胶质母细胞瘤组织中,ITGB4的表达增加,ITGB4水平的升高维持了GSC的干细胞特性,促进了胶质瘤细胞迁移和肿瘤发生,且与胶质瘤分级相关。研究数据表明ITGB4能够促进胶质瘤的增殖和迁移。ITGB4在胶质瘤中具有促癌基因的功能。进一步机制研究表明,KLF4是一种重要的转录因子,KLF4通过调控ITGB4的表达,增强胶质瘤干细胞的干性,进而促进胶质瘤干细胞的自我更新和胶质瘤的发生。这提示我们,ITGB4可作为胶质瘤的一个有效的潜在的治疗靶点。目的:研究ITGB4在胶质瘤中的作用,并证明ITGB4通过促进胶质瘤干细胞自我更新能力促进细胞增殖和迁移的机制。探讨ITGB4在胶质瘤细胞系中增加的分子机制,证明转录因子KLF4上调ITGB4的表达,增强胶质瘤干细胞的干性,促进胶质瘤干细胞的自我更新和胶质瘤的发生。方法与结果:在本研究中,通过RNA测序分析,确定了可能参与胶质瘤调控的基因。我们发现ITGB4在胶质瘤细胞中的表达增加。采用免疫组织化学方法检测ITGB4在人脑胶质瘤组织中的表达增加,并且上调与胶质瘤的分级有关。采用实时定量聚合酶链反应(qRT-PCR)验证了整合素β4(ITGB4)的表达。采用流式细胞术、穿孔(Transwell)试验、克隆形成试验(Colony formation)和体内成瘤试验(皮下荷瘤)等方法研究ITGB4在胶质瘤中的作用。在体外和体内,敲低胶质瘤细胞中ITGB4,抑制胶质瘤细胞的迁移和增殖,降低GSCs的自我更新能力。进一步机制研究表明,KLF4上调ITGB4的表达,增强胶质瘤干细胞的干性,促进胶质瘤干细胞的自我更新和胶质瘤的发生。结论:综上所述,本论文发现ITGB4在胶质瘤中作为促癌基因发挥功能。ITGB4能够促进胶质瘤的增殖和迁移。KLF4通过调控ITGB4的表达来增强胶质瘤干细胞的干性,进而促进胶质瘤干细胞的自我更新和胶质瘤的发生。这些结果为深入认识ITGB4的功能及肿瘤相关性提供了新的科学依据。