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背景与目的:结直肠癌是全球最常见的消化道肿瘤之一,在我国为第三高发的肿瘤。根据肿瘤部位,结直肠癌可细分为结肠癌和直肠癌。两者虽均为下消化道肿瘤,具有相近的解剖位置,但在治疗策略的选择上却各有侧重。新辅助放化疗（neoadjuvant chemoradiotherapy,nCRT）联合直肠全系膜切除术（total mesorectal excision,TME）能够明显改善局部进展期直肠癌（local advanced rectal cancer,LARC）患者的预后,但是不同患者对nCRT的反应程度存在异质性。前期研究显示,nCRT后免疫微环境中联合阳性评分（combined positive score,CPS）高或CD8+肿瘤内浸润淋巴细胞（tumor infiltrating lymphocytes,TILs）浸润程度高的患者整体生存期（overall survival,OS）更长。作为与PD-L1结合并维持其在细胞表面稳定表达的蛋白质,CMTM4定位于细胞质和细胞膜,也可能与接受nCRT的LARC患者预后相关。最新研究表明,放疗可以增强免疫检查点抑制剂的疗效。但是,很少有研究集中探讨接受相同nCRT策略的LARC患者中PD-L1的表达情况、CD8+TILs浸润程度、CMTM4表达情况以及患者对治疗反应的敏感性和预后情况。本研究的目的是纳入接受相同nCRT策略的LARC患者,并探索nCRT前后PD-L1的表达情况、CD8+TILs浸润程度、CMTM4表达情况,以及将CMTM4作为预测LARC患者对nCRT反应敏感性的分子标志物的潜在可能性。方法:回顾性纳入2008年12月至2015年6月就诊于北京大学肿瘤医院接受相同nCRT策略的LARC患者共计223例。nCRT策略为放疗次数22次,总剂量为肿瘤靶区50.6 Gy/肿瘤临床靶区为41.8 Gy,同时口服卡培他滨,每天两次,每次剂量为825 mg/m2。我们对纳入的233例患者的放疗前活检标本和手术后标本进行免疫组化染色,分析并评估nCRT前后肿瘤微环境中CMTM4和PD-L1表达情况以及CD8+TILs浸润程度。并通过免疫组化染色评估患者错配修复（mismatchrepair,MMR）蛋白状态。随后,利用慢病毒感染的方式,构建CMTM4稳定敲减的肠癌细胞模型,探索CMTM4在肠癌细胞系接受电离辐射（ionizing radiation,IR）前后的肿瘤细胞增殖和迁移侵袭能力的改变。通过对CMTM4表达差异细胞进行转录组学测序和分析,预测并鉴定与CMTM4相关的下游差异基因,为后续分子生物学机制的研究提供线索。结果:①临床样本免疫组化结果显示,nCRT后PD-L1表达上调并且CD8+TILs浸润程度显著增强。nCRT前CPS高的患者对nCRT更敏感（P<0.001）,且OS更长（P<0.001）。nCRT前CD8+TILs浸润程度高的患者对nCRT更敏感（P=0.037）,且OS更长（P=0.048）。ROC曲线显示,与肿瘤消退分级相比,nCRT前联合CPS和CD8+TILs表达这一指标的曲线下面积更大（AUC=0.671）。nCRT前CMTM4低表达的患者对nCRT更敏感（P=0.011）,并且无病生存期（disease-freesurvival,DFS）更长（P=0.018）。相比于pMMR患者,dMMR患者有延长OS和DFS的趋势（P=0.222;P=0.352）。②体外实验表明不同肠癌细胞系中CMTM4表达量不相同,LoVo细胞中CMTM4表达量相对较高。③在LoVo细胞中成功构建CMTM4稳定敲减的细胞模型后发现,CMTM4能够抑制肠癌细胞的增殖以及迁移侵袭能力。④CMTM4稳定敲减的细胞在接受IR照射后,其迁移侵袭能力较未敲减组显著下降,并且其增殖能力与未敲减组没有显著性差异。⑤转录组学测序结果显示,经过IR作用后的肠癌细胞中CMTM4的表达与肿瘤趋化作用以及肿瘤相关蛋白转录调控存在一定的相关性,推测CMTM4可能在肿瘤转移过程中发挥重要作用。结论:在接受相同nCRT策略的LARC患者中,nCRT前CPS高、CD8+TILs浸润程度高或CMTM4表达低的患者对nCRT更敏感,预后更好。与肿瘤消退分级相比,nCRT前联合CPS和CD8+TILs表达这一指标能够更早、更准确地预测患者对nCRT反应敏感性和OS。机制探索表明低表达CMTM4的肠癌细胞在接受IR后,其迁移侵袭能力显著下降,其增殖能力的降低比高表达CMTM4的细胞更明显。综上,本课题为探究患者对nCRT敏感性奠定基础,为临床筛选适合进行nCRT的患者提供了一定的指导依据。