研究背景及目的肺癌是美国和全世界癌症相关死亡的主要原因。非小细胞肺癌（Non-small cell lung cancer,NSCLC）占世界范围内所有新发病例绝大多数,5年生存率从早期疾病的92%到局部晚期病例的13%不等。放射治疗、化疗和手术治疗是NSCLC治疗方案的关键组成部分。虽然治疗手段多样,但是肺癌总生存率依然不够理想。最近靶向治疗和免疫治疗方面的突破彻底改变了肺癌的治疗模式。可是随着治疗时间的延长,靶向药物耐药又成为了另一个世界性难题。所以探寻新的靶向分子势在必行。谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidases,GPXs）是一类动物体内广泛存在的过氧化物酶的统称,它的主要作用是将细胞内过多的活性氧（ROS）还原成为无毒的化合物,并可以催化H₂O₂分解为水,从而降低过各种过氧化物对细胞造成的氧化性损伤。GPX4是此酶系中最重要的一员,GPX4被发现是唯一负责消灭细胞内的脂质过氧化氢的抗氧化酶。此外,抑制GPX4可导致ROS的积累和脂质过氧化物的产生,从而最终导致细胞死亡。GPX4分布于细胞内各种膜结构上,负责清除各种脂质过氧化物。最近的研究发现,下调GPX4表达可以通过诱导肿瘤细胞发生铁死亡从而提高肿瘤细胞对化疗药物的敏感性。有研究表明,细胞内的抗氧化酶与治疗结果相关,尤其是与耐药性相关,且在许多癌症类型中过度表达。谷胱甘肽过氧化物酶（GPXs）是抗氧化酶家族的一种。已有文献报道GPX4在多种肿瘤类型中过表达,并且与预后相关,如乳腺癌、肝癌等。也有文献报道GPX4与肿瘤的转移、侵袭过程有关,如神经胶质瘤等。但是GPX4在肺癌中的表达情况及其作用尚不明确,且GPX4是否与肺癌的转移、侵袭及预后相关仍不明确。本研究旨在探索GPX4在肺癌中的表达情况及其在肿瘤转移、侵袭及预后中所扮演的角色。方法1、本研究一共采集了天津市肿瘤医院2009年-2014年肺癌手术患者信息共432例,信息主要包含患者的病理、分期、生存或者死亡及生存期等信息以及相应患者取自手术的病理标本。采用免疫组化对标本中关键分子GPX4进行检测,回顾性分析其与肺癌术后患者的临床病理参数的关系,并分析GPX4预测疾病进展及预后的价值。2、检测各肺癌细胞系中GPX4表达情况,采用慢病毒系统敲低GPX4基因的表达、通过GPX4过表达载体导入GPX4基因,western blot检测GPX4及其下游通路的改变。3、使用慢病毒敲低GPX4基因的表达、GPX4过表达载体回复GPX4的表达,通过MTT实验检测细胞增殖能力、克隆形成实验检测细胞形成细胞克隆的能力、通过划痕实验以及transwell实验检测细胞迁移及侵袭能力的改变,研究GPX4对肺癌细胞增殖、生存、侵袭、转移等生物学功能的影响。结果1、432例肺癌术后患者的肿瘤组织标本中GPX4过表达占41.9%。此外,本研究分析了432例肺癌术后患者的GPX4表达情况与临床病理参数之间的关系,结果显示GPX4的表达与患者吸烟指数相关（P=0.012）,单因素生存分析结果显示GPX4高表达具有预测疾病预后价值（P=0.014,HR 1.483,95%CI1.082-2.032）。多因素生存分析显示GPX4蛋白高表达（P=0.014,HR 1.487,95%CI 1.085-2.038）以及临床分期（P≤0.001,HR 1.518,95%CI 1.297-1.777）是肺癌患者预后不良的独立预测因素。2、各肺癌细胞系中,GPX4过表达的情况仅存在于具有EGFR突变的细胞系中。慢病毒处理GPX4表达水平相对较高的HCC827及PC9这两株肺腺癌细胞系,通过蛋白免疫印迹实验检测显示相应处理后EGFR表达水平发生相应下调,然后将突变后过表达GPX4的质粒转染至上述GPX4敲低的细胞中,EGFR的表达水平又相应地发生了上调。此外,EGFR经典的下游通路包括PI3K/AKT通路、RAS/MAPK/ERK通路、STAT3通路也跟随着发生改变。3、MTT法检测增殖的实验结果表明,使用慢病毒相继感染HCC827及PC9细胞系使GPX4蛋白表达水平降低后,相应细胞的增殖能力也随着显示出明显降低趋势,使用突变后的GPX4质粒使相应蛋白的表达水平升高后,细胞增殖能力显示出明显回复趋势;克隆形成实验显示,当GPX4表达水平降低后,单个细胞形成克隆的能力较对照组呈现出明显的下降趋势,而回复其表达后细胞形成克隆的能力又发生了明显提高;一系列迁移及侵袭实验结果也显示GPX4表达水平下调后细胞表现为其迁移、侵袭的能力均显示出明显下降趋势,而回复其表达后以上功能又明显提高。结论1、肺癌组织中GPX4高表达者预后较差,提示GPX4可作为肺癌预后的临床指标。2、EGFR突变阳性的肺癌细胞系中,GPX4可以调控EGFR的表达,并且通过调控EGFR的表达从而调控其下游分子的表达。3、GPX4可以调控肺腺癌细胞的增殖、存活及迁移、侵袭。