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背景:骨肉瘤(Osteosarcoma,OS)是原发性恶性骨肿瘤的一类,在青少年及儿童群体中发生率为2~5/100万人,易产生远端转移,致其患者预后效果较差。研究报道STAT3信号通路的持续激活对骨肉瘤细胞的增殖、存活、药物耐药性等产生直接影响,故而靶向抑制STAT3信号通路的药物将可成为抑制骨肉瘤细胞增殖的有效方法。前期研究工作发现,用于治疗精神病的药物匹莫齐特(Pimozide)能抑制细胞内STAT3信号通路的活化,进而抑制肝癌细胞株MHCC-97L、Hep3B的生长增殖。为此,本研究探讨匹莫齐特抗骨肉瘤的分子机制。目的:研究匹莫齐特对骨肉瘤细胞中STAT3信号通路活化的影响,匹莫齐特对人骨肉瘤细胞是否具有抗癌作用及其相关作用机制。方法:(1)培养人骨肉瘤细胞系;匹莫齐特加药处理骨肉瘤细胞;(2)采用蛋白免疫印迹实验分析STAT3通路有关蛋白p-STAT3的表达水平;通过RT-qPCR检测STAT3通路下游基因的转录表达水平;利用Dual-Luciferase报告基因系统检测STAT3通路的激活程度;(3)通过克隆形成实验,球体形成实验和流式检测骨肉瘤细胞的增殖、凋亡和细胞周期变化;(4)采用活性氧检检测试剂盒测定骨肉瘤细胞内ROS含量;(5)通过细胞增殖实验观察过表达CAT基因后对匹莫齐特效用的影响;(6)开展染色质免疫共沉淀实验分析CAT基因与STAT3的关系。结果:(1)匹莫齐特可以降低骨肉瘤细胞内STAT3信号活性,主要表现为降低信号激活标志物p-STAT3表达水平、下调STAT3信号下游基因MYC、BCL-xl和MCL-1的转录表达水平,并且抑制STAT3-Luc报告基因的活性;(2)匹莫齐特抑制骨肉瘤细胞系U2OS、MG-63与SW1353细胞的增殖和骨肉瘤细胞的克隆形成和球体形成能力,表明匹莫齐特能抑制骨肉瘤细胞的干性能力,主要表现为下调干性相关因子Sox2、Nanog和c-Myc蛋白表达、以及增强细胞对5-FU诱导增殖抑制效果和降低细胞内侧群细胞(Side population,SP)的比例;(3)匹莫齐特可诱导骨肉瘤细胞发生凋亡,并使细胞的G0/G1期产生阻滞;(4)匹莫齐特能抑制细胞Erk信号激活影响骨肉瘤细胞的增殖活性,表现为下调p-Erk蛋白的表达;Erk通路抑制剂无法增强匹莫齐特对细胞的增殖抑制效果;(5)匹莫齐特抑制细胞内CAT基因表达而促进ROS产生,但对SOD1、SOD2和GPX1等基因表达没有影响;CAT过表达后能减弱匹莫齐特对骨肉瘤细胞的增殖抑制作用;(6)生物信息学推测CAT基因的调控序列中可能含有两个STAT3结合的潜在位点;ChIP实验结果显示STAT3蛋白可结合在CAT基因的启动子区。结论:本课题研究发现匹莫齐特能有效地抑制骨肉瘤细胞内STAT3信号活化,对骨肉瘤细胞具有抗癌作用;并提出匹莫齐特的抗癌分子机制是通过抑制骨肉瘤细胞中STAT3信号活性而降低CAT基因的表达,进而产生大量ROS导致细胞产生增殖抑制和细胞凋亡。匹莫齐特可作为STAT3的潜在靶向抑制剂,有望成为治疗骨肉瘤的潜在药物或者先导化合物,为临床应用奠定了基础。