【研究目的】中低位进展期直肠癌具有手术难度大、术后控便功能差、局部复发率高等特点，是近年来结直肠外科领域研究的重点和难点问题。目前国际上倡导的新辅助治疗，即术前放化疗方案可以显著改善进展期直肠癌患者预后，降低肿瘤分期，增加保肛率并减少局部复发。然而放化疗个体敏感性差异较大，放化疗抵抗是困扰临床治疗的难题，因此亟需寻找能够准确评估放化疗反应的分子标志物，多学科协作制定更具针对性、个体化的综合治疗方案,避免无效过度的治疗并减少副反应，以期进一步改善进展期直肠癌患者的预后。在这项研究中，我们的目的是澄清多药耐药相关蛋白3在抵抗新辅助放化疗和预测晚期直肠癌的长期预后中的功能作用，并进一步探究其分子机制。【研究方法】回顾性分析我科2009年1月～2010年12月间81例行术前放化疗、93例未行术前治疗的T3、T4期中低位直肠癌患者的临床病理资料，比较手术时间、出血量、肿瘤切除率、保肛率和术后并发症发生率的差异。应用高通量lncRNA/mRNA芯片筛选在RKO与LOVO、以及2Gy照光前后RKO中表达差异2倍以上的lncRNA基因和蛋白编码基因；采用Gene Ontology联合Pathway综合分析阳性表达基因主要作用通路；Realtime PCR进一步检测验证RKO细胞株照光前后基因表达变化。为证实MRP3与直肠癌放化疗敏感性的关系，回顾性分析行新辅助放化疗进展期直肠癌患者临床病理资料，并应用免疫组化检测标本中MRP3蛋白表达水平，按照5分法肿瘤消退分级标准评价其新辅助治疗后肿瘤病理退缩程度，并分析11项可能影响新辅助治疗疗效的临床病理因素，随访长期生存情况评综合评估MRP3表达水平对进展期直肠癌放化疗反应及长期预后的影响。细胞水平应用小干扰RNA抑制结直肠癌细胞株中MRP3表达，梯度剂量射线照射与化疗药物干预后，克隆形成实验检测细胞增殖，单击多靶模型SF=1-(1-e–D/D0)N拟合剂量生存曲线，计算一系列放疗敏感参数，流式细胞术与Hoechst33342染色检测细胞凋亡、细胞周期阻滞等功能变化；动物水平应用裸鼠成瘤验证体外研究结果；机制研究方面进一步分析MRP3所在凋亡信号通路激活及效应分子表达情况，阐述MRP3在进展期直肠癌放化疗抵抗中的分子作用途径。进一步的评估细胞内活性氧的含量和照射后caspase-3依赖的凋亡通路活性改变。【结果】术前放化疗组手术切除率为100%,保肛率为86.4%,高于对照组的94.6%和73.1%，其中保肛率两组差异有统计学意义（P=0.039）；术前放化疗组平均手术时间为130±15min,平均出血量为100±15ml,而对照组分别为125±20min和95±10ml,两组无显著性差异(P>0.05)；两组术后并发症总发生率接近(9.9%vs9.7%, P>0.05)，吻合口漏发生率亦无显著性差异(5.7%vs5.9%, P>0.05)。高通量lncRNA/mRNA芯片筛选得到阳性表达长链非编码RNA基因268条，蛋白编码基因770条。单因素分析表明高表达MRP3（免疫活性分数大于6）显著相关于抵抗放化疗不良病理反应（肿瘤消退级≤2与≥3，P=0.002），并在多变量Cox分析模型中显示其预示着较差的长期预后（5年总生存率：HR=1.612，95%CI，1.094对2.375，P=0.016；5年无病生存率：HR=1.513，95%CI，1.041对2.200，P=0.030）。MRP3表达显著增加5-氟尿嘧啶或照射诱导细胞凋亡和抑制辐照后肿瘤生长的动物模型。抑制MRP3表达能够明显减少照射后细胞内活性氧的从细胞中释放，并显著增加活化的聚ADP核糖聚合酶和caspase-3的表达，从而揭示了潜在的分子作用机制。【结论】术前放化疗能够显著提高中低位直肠癌患者的保肛率,同时没有明显增加手术难度和术后并发症的发生。MRP3分子在结直肠癌细胞中的表达水平与放化疗抵抗显著相关，对预测直肠癌放化疗敏感性及预后具有重要临床意义，可作为前瞻性筛选患者的有效分子标志物，MRP3可能是治疗晚期直肠癌的一个有吸引力的研究目标，为下一步其转化医学应用提供了理论依据。