在过去的数十年里,随着大量科研人力和科研经费的投入,癌症的治疗已经取得了长足的进步,但是治疗后的复发仍是一个十分具有挑战性的问题。近年来,很多研究发现,致瘤细胞在面临恶劣的生存环境时,会进入休眠状态,进而导致肿瘤细胞得以长时期潜伏、复发、甚至转移。但是到目前为止,肿瘤细胞休眠的分子机制仍然鲜为人知。最近,一种三维(3D)纤维蛋白软胶培养体系被用于筛选和培养肿瘤细胞。利用这种力学方法筛选出来的、具有恶性程度高和致瘤性强等特点的肿瘤细胞亚群,被称为肿瘤再生细胞(TRCs)。研究发现,Sox2在这种肿瘤再生细胞的增殖和自我更新中起着至关重要的作用。Sox2,作为一个调控胚胎干细胞多能性的核心干性分子,当肿瘤再生细胞在软基质环境下培养时其表达量急剧升高,而当肿瘤再生细胞被放回2D硬基底培养板上培养后,Sox2的表达量逐渐降低,同时肿瘤再生细胞开始分化;在硬的3D纤维蛋白胶中培养时,Sox2的表达量会急剧下降,肿瘤再生细胞的增殖能力大幅度降低并进入休眠状态。据此推测改变Sox2的表达量可以独立地影响肿瘤再生细胞的细胞周期,从而调控其休眠行为。在本研究中,为了探讨Sox2表达量与肿瘤细胞休眠机制之间的关系,我们利用3D纤维蛋白软胶培养体系,通过转染Sox2 sh RNA沉默Sox2表达来获得低表达Sox2的黑色素瘤再生细胞;与此同时,通过CRISPR/Cas9基因编辑技术使Sox2基因的编码区产生移码突变,获得完全不表达Sox2的小鼠黑色素瘤细胞;结合离体细胞实验和在体动物实验的结果,发现Sox2在低表达条件下参与肿瘤再生细胞的休眠调控,具体表现为低表达水平的Sox2通过激活IDO1/Ah R通路,上调了p27和p21表达,使肿瘤再生细胞产生增殖周期阻滞进而导致肿瘤细胞的休眠。有趣的是,通过基因敲除手段把Sox2完全敲除后,肿瘤再生细胞的休眠程序被废止,同时部分恢复了肿瘤再生细胞的增殖能力,导致其更容易凋亡。动物实验中,在小鼠皮下注射敲除了Sox2的黑色素瘤再生细胞较难成瘤,且其存活时间也比注射了未处理的黑色素瘤再生细胞的小鼠要长。研究发现,这是由于完全敲除Sox2使磷酸化的STAT3发生核转移,与p53基因的启动子结合,从而使p53-caspase3级联激活而导致的。这些发现为认识Sox2在肿瘤细胞干性、肿瘤休眠和凋亡中所起到的作用提供了一个新的视角。