研究背景肿瘤干细胞(CSC)是恶性肿瘤研究的热点领域之一,其与正常干细胞有若干惊人相似之处,如自我增殖和多向分化潜能,以及共有的一些表面标记分子和信号通路。肿瘤干细胞的研究包括标记基因及表面标记分子的筛选和信号转导通路调控等领域,而肿瘤干细胞的发生机制也一直是研究者探索的方向之一。通过过表达几个维持胚胎干细胞(hES)自我更新增殖和多向分化能力的关键基因—OCT4, SOX2, KLF4, C-MYC, NANOG和LIN28能使正常体细胞或肿瘤细胞去分化成为iPS/iPC细胞这一发现,提示肿瘤干细胞在体内的发生可能与成熟体细胞在体外的人工去分化有着相似的机制,而iPS相关基因在多种恶性肿瘤中的过度表达也多有报道。我也用相似的方法由人类包皮成纤维细胞诱导出了与hES细胞系H9在多方面高度相似的iPS细胞,包括形态,hES标记基因及表面标记分子的表达,AP活性,OCT4基因启动子活性,体内多向分化及体外定向分化潜能,miRNA表达谱等等。以成功诱导iPS细胞作为立题的理论依据及实验的技术基础,我进一步研究了iPS相关基因在肝细胞癌(HCC)和结直肠癌(CRC)两大消化系统恶性肿瘤的CSC富集样本中的表达情况及其对肿瘤生物学行为的影响,并试图寻找新的临床预警与干预标志物。实验方-法及结果在不同病人来源的HCC细胞系中,以NOD/SCID小鼠体内起始肿瘤所需最少细胞数为主要标准,辅以软琼脂克隆形成能力鉴定及肝癌CSC表面标记分子CD133,CD90等的表达来鉴定细胞系的CSC富集程度,并通过RT-PCR和Western Blotting的手段来检测iPS相关基因以及若干hES标记基因与CSC的关系。通过比较,发现具有致瘤性的细胞系都至少表达iPS相关基因SOX2, NANOG, KLF4, C-MYC中的一个以及hES标记基因的ERAS,其中SOX2与ERAS的表达水平与肿瘤致瘤性的强弱成正比。而在不具致瘤性的HC7-S9细胞株中通过慢病毒感染联合过表达OCT4和C-MYC能赋予细胞株在异体内的致瘤特性。在结肠癌细胞系中,我通过克隆球培养得到肿瘤干细胞较为富集的样本,以qRT-PCR的手段检测iPS相关基因在克隆球与细胞系之间的表达差异。结果发现克隆球中OCT4, SOX2,和NANOG的表达均远远高于对应的母代肿瘤细胞系及正常肠粘膜上皮。为了进一步研究iPS相关基因在肿瘤分子靶向药物开发中的潜力,我选取正常组织中较少表达的NANOG基因在SW620细胞系中进行基因干涉研究,发现NANOG基因基因干涉能抑制肿瘤细胞的增殖能力,克隆形成能力和体内致瘤能力,提高肿瘤细胞对化疗药物5-FU的敏感性。同时,5-FU处理也抑制了主要iPS相关基因OCT4, SOX2,和NANOG的转录活性。结论通过过表达OCT4, SOX2, KLF4和C-MYC能将包皮成纤维细胞诱导成为iPS细胞。IPS相关基因在HCC细胞系中能促进肿瘤细胞的异体内致瘤能力。而iPS相关基因在CRC中也主要表达于CSC富集的克隆球中。NANOG基因基因干涉能降低CRC细胞的体外增殖能力及体内致瘤能力并增强其对化疗药5-FU的敏感性。