研究背景:肺癌是中国恶性肿瘤患者的第一号死因,约占世界癌症死亡人数的六分之一,其中小细胞肺癌(Small cell lung cancer,SCLC)占全部肺癌的15%-25%。临床上SCLC的治疗方法以化学药物治疗为主,但SCLC在治疗过程中容易出现化疗药物多药耐药的现象,严重影响了患者的预后。所以研究SCLC发生耐药的机制以及如何逆转耐药具有重要的临床意义。环状RNA(Circular RNAs,circRNAs)是一类以共价闭环结构为特征的特殊RNA。近五年来,越来越多关于circRNAs的研究使得其在人类疾病中的作用越来越明朗。众多的研究表明circRNAs在物种中具备高度的保守性,结合其丰度的变异性以及组织特异性,可能作为一些疾病包括肿瘤在内的有效分子标记物。同时circRNAs具有重要的基因调控功能,可以在多个层面调控mRNA的表达进而影响疾病的发生发展。许多证据表明,circRNAs不但可以影响肿瘤的增殖、侵袭和转移,还参与介导肿瘤的放疗抵抗及化疗耐药。cESRP1是一个来源于ESRP1基因位点的circRNA,其成熟体的长度为287bp。我们课题组前期的基因芯片显示cESRP1在SCLC化疗耐药细胞株H69AR较化疗敏感细胞株H69显著下调。我们的前期实验已经确定了 cESRP1的上调能够抑制肿瘤细胞的生长并且逆转肿瘤细胞对化疗药物的耐药性。TGF-β是一种多效细胞因子,在许多生理过程中起关键作用包括调节胚胎发生和组织发育的平衡。异常的TGF-β信号传导也与包括癌症在内的各种疾病有关联。在正常上皮细胞中,TGF-β作为一类肿瘤抑制因子,引发有效的细胞抑制反应进而抑制肿瘤生长。相反,在肿瘤进展期间,TGF-β的肿瘤抑制功能丧失,并在某些晚期癌症,TGF-β成为致癌因子促进肿瘤细胞的增殖、侵袭、转移及化疗耐药。研究目的:通过一系列的体内及体外实验,分析并探索cESRP1参与小细胞肺癌化疗耐药的可能机制。并且构建患者来源的肿瘤异种移植动物模型(Patient-derived xenografts,PDXs)成功诱导耐药的PDX模型,验证cESRP1在SCLC化疗耐药的作用机制,丰富了 circRNAs在SCLC生长及化疗耐药中的分子机制,为寻找SCLC化疗耐药的分子标记物和靶点提供科学依据。研究方法及内容:①通过RIP实验证明cESRP1有吸附miRNA的分子海绵功能并参与了ceRNA机制。②数据库预测cESRP1具有miR-93-5p的结合位点,利用miRNA Pull down实验、双荧光素酶实验、FISH证明cESRP1与miR-93-5p结合并发挥活性作用。③利用CCK8药敏实验及裸鼠皮下成瘤及体内药敏实验证明上调cESRP1能通过调控miR-93-5p逆转小细胞肺癌化疗耐药。④通过生物信息学网站预测及查阅文献发现miR-93-5p可以靶向肿瘤抑制因子 Smad7、p21,先通过 qRT-PCR 和 western blot 验证了 Smad7 和 p21 在耐药株H69AR中转录和翻译水平均显著下调,再转染miR-93-5p的mimic或inhibitor,证明miR-93-5p可以负向调Smad7和p21。再上下调cESRP1证明cESRP1可以通过miR-93-5p正向调控Smad7和p21的表达。⑤前期实验发现TGF-β可能通过EMT参与了小细胞肺癌的耐药。利用western blot证明Smad7和p21对TGF-β有负反馈调节作用,同时EMT分子标记物表达受影响,表明Smad7和p21可以影响TGF-β通路诱导的EMT途径。再利用荧光素酶等实验证明cESRP1-miR-93-5p-p21/Smad7轴参与了 TGF-β信号通路。⑥利用PDX模型的药敏实验证明阻断TGF-β信号通路之后可以增加小细胞肺癌对化疗药物的敏感性。⑦通过qRT-PCR实验及免疫组化技术研究SCLC临床组织中cESRP1与p21以及Smad7的mRNA表达的关系。利用PDX小鼠模型进行FISH实验及免疫组化技术,进一步研究cESRP1与miR-93-5p、Smad7及p21表达与患者化疗效果和预后的关系。研究结果:①cESRP1在SCLC中可以发挥对miR-93-5p的竞争性海绵作用。②miR-93-5p的下游Smad7和p21在敏感株和耐药株里有差异性表达。③cESRP1可通过miR-93-5p调节Smad7和p21的表达。④TGF-β可以反馈调节 circESRP1-miR-93-5p-p21/Smad7 轴。⑤阻断TGF-β信号通路可以增加SCLC对化疗药物的敏感性⑥cESRP1可通过调节p21/Smad7TGF-β-EMT信号通路影响小细胞肺癌患者的化疗效果及预后。结论:cESRP1通过竞争性结合miR-93-5p调控TGF-β信号通路参与小细胞肺癌化疗耐药。