Cell-in-cell结构是指一个或多个活细胞被相邻细胞包裹成细胞套细胞的结构。该结构在多种肿瘤组织广泛存在。研究表明,cell-in-cell结构形成以后可以导致内部细胞发生非自主性死亡(non-autonomous cell death),因此,有学者将这种死亡方式定义为第四类细胞死亡方式,有别于我们熟知的自主性细胞死亡方式(autonomous cell death),如凋亡(apoptosis)、坏死(necrosis)和自噬性死亡(autosis)等。根据效靶细胞类型不同,cell-in-cell结构可分为同质(homotypic)和异质(heterotypic)两种,本研究主要关注同质cell-in-cell结构。过去十年,由细胞形态学现象驱动,同质cell-in-cell结构在形成机制研究上取得了重要进展。现有研究显示,脱离细胞外基质、有丝分裂和葡萄糖饥饿是触发同质cell-in-cell结构形成的三大诱因。同质cell-in-cell结构形成涉及两个核心环节:即粘附连接的建立和肌动球蛋白收缩。已经鉴定得到多个参与调控这两个因素的关键分子,如细胞间粘附分子E-cadherin和α-catenin等,细胞骨架蛋白Actin、myosin等,以及负责信号转导的Rho A和ROCK等。与此同时,新的调控分子(CDKN2A、MRTF、LPAR、PDZ-RhoGEF、Lgl2、TIP50等)不断被报道出来,提示cell-in-cell结构形成是一个受到复杂分子调控的细胞生物学过程,解析其调控的分子机制成为该领域研究的一个重要研究方向。本研究使用两种策略对调控同质cell-in-cell结构形成的分子进行筛选。策略一:采用表型差异结合表达谱分析的方法系统筛选调控同质cell-in-cell结构形成的相关基因。策略二:采用候选分子验证的方法筛选调控同质cell-in-cell结构形成的功能膜脂。使用策略一进行了两轮系统性筛选。在第一轮筛选中,通过对4个cell-in-cell形成率不同的乳腺癌细胞系进行表达谱分析,获得62个差异表达基因;并发现其中的一个基因——IL-8能够通过影响P-cadherin/γ-catenin介导的细胞粘附促进同质cell-in-cell形成。进一步,为了提高基因筛选通量和精准度,选择遗传背景相近的12株同源(isogenic)细胞株开展了第二轮筛选,得到一组与同质cell-in-cell结构形成密切相关的基因;对其中一个候选基因ARHGAP36研究显示:该基因的表达水平与同质cell-in-cell结构形成频率正相关。在低表达细胞中表达ARHGAP36可以有效促进细胞内化、诱导同质cell-in-cell结构的形成,这种促形成作用不依赖于RhoGAP结构域参与,是通过分子内部Arg-rich结构域增强P-cadherin/α-catenin介导的细胞粘附得以实现。在系统筛选的同时,我们还使用候选筛选的方法对调控同质cell-in-cell结构的膜脂进行鉴定。首先从商业化脂质体入手,发现Lipofectamine-2000可以显著抑制同质cell-in-cell形成,这种抑制作用与肌球蛋白轻链的去磷酸化密切相关。继而通过候选成分分析,发现胆固醇、磷脂酰乙醇胺、硬脂酰胺和溶血性磷脂酸等脂质成分可抑制同质cell-in-cell形成,并且单体联合使用可增加抑制效应。与Lipofectamine-2000一样,胆固醇可以抑制肌球蛋白轻链的磷酸化进而抑制cell-in-cell形成。综上所述,本研究首次对调控同质cell-in-cell结构形成的分子进行了系统的筛选,获得一系列参与调控该过程的候选基因和膜脂分子,并对其中重要的候选分子进行了初步的功能研究,探讨了这些候选分子发挥功能的可能机制。发现细胞因子IL-8和膜蛋白ARHGAP36能够分别通过P-cadherin/γ-catenin和P-cadherin/α-catenin增加细胞间粘附来促进同质cell-in-cell结构的形成,而膜脂成分胆固醇能够通过促进肌球蛋白的去磷酸化来抑制同质cell-in-cell结构的形成。本研究为靶向同质cell-in-cell结构形成治疗肿瘤提供了新的干预靶点。