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胃癌是全球发病率第5，死亡率第3的恶性肿瘤。胃癌的诱因主要有幽门螺杆菌的感染、肥胖、吸烟等。此外，胃癌的发生还与患者的基因和生活环境相关。我国是胃癌的高发国家，由于胃癌早期筛查尚不普及，因此我国胃癌患者往往发现时已进入中晚期。早期胃癌经内镜下或外科手术切除预后较好，而中晚期胃癌由于肿瘤的浸润、转移，手术效果往往不佳，需要联合化疗，提高手术的成功率，延长患者术后生存时间。
德国外科医生Siewert在1999年提出食管胃交界部腺癌这一概念，并把胃癌分为食管胃交界部腺癌和非贲门区腺癌，两者在病因、临床病理学特征和预后等方面均有明显不同。在过去的十几年中，虽然全球的胃癌发病率逐渐下降，食管胃交界部腺癌的发生率却不降反增。我国是胃癌的高发地区，由于我国的胃镜筛查覆盖患者还比较少，大多数患者均在出现明显的胃灼热、上腹痛和进食哽噎等临床症状后才就诊。此时胃癌已经发展至中晚期，手术难度较大且容易复发，通常需要联合化疗或者放疗进行肿瘤的综合治疗。因此，研究影响胃癌增殖、侵袭和转移的分子机制，寻找胃癌的化疗靶点，有利于提高胃癌治疗效果和患者的预后，减轻患者的痛苦与负担。
I型胶原蛋白(COL1A1)是一种细胞外基质中起连接作用的关键结构蛋白，之前的研究发现COL1A1在成骨过程和骨质疏松中发挥作用，最近文章提出COL1A1与多种恶性肿瘤的发生相关联，可能参与调节肿瘤的增殖、迁移等过程。钙库操纵钙内流(store-operatedCa2+entry，SOCE)是最常见的维持细胞内Ca2+稳态的方式之一，其通过细胞膜表面的钙释放激活Ca2+通道家族蛋白(Ca2+-release-activatedCa2+channelprotein，Orai)形成Ca2+进入细胞的离子通道，内质网/肌浆网上的基质相互作用分子(Stromal-interacting molecule，STIM)感受Ca2+内流并调节Orai蛋白的活性，从而实现调节细胞内Ca2+浓度的功能。众所周知，Ca2+本身作为第二信使参与调节细胞的收缩、胞吐、基因表达以及增殖等过程，并能够激活多种下游信号通路实现各种生理功能。SOCE信号通路已经被发现参与多种肿瘤细胞的增殖和迁移过程。但其在胃癌中是否参与细胞的增殖和迁移尚不清楚。STIM蛋白质家族是一种位于内质网的蛋白，可以感知内质网腔中钙浓度的变化。在多种细胞内，STIM1和STIM2都是调节内环境钙离子水平稳定的必需蛋白质。Orai蛋白分布在细胞的细胞质膜中，当内质网内存储的钙离子减少时可以被激活控制钙离子从细胞外进入细胞质内。有研究发现Orai1和STIM1蛋白在多种癌症中的过度表达，如：宫颈癌、肝癌以及胶质瘤。且Orai1和STIM1蛋白的表达水平与肿瘤患者的术后生存时间相关。
肝细胞核因子4α(Hepatocytenuclearfactor4α，HNF4α)是一种在肝脏中参与调节细胞糖、脂质代谢、上皮细胞分化和上皮细胞间连接的转录因子。之前的研究已经发现其可以通过影响细胞中STIM1蛋白的表达来调节细胞中的钙库操纵钙内流。此外，肝细胞核因子4α还在腺、肾脏、胃和肠道的上皮中广泛表达。
上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)是指上皮细胞在受到外来信号分子的刺激或者内内源性基因的选择表达后，发生细胞骨架的重构和细胞功能的改变，从而转变成具有间质细胞特点的过程。上皮间质转化已经被发现参与包括乳腺癌、肝癌、前列腺癌和胃癌等多种恶性肿瘤的侵袭和转移。当细胞发生上皮间质转化后，其表达的上皮细胞特征蛋白会减少，如：E-cadherin。而表达的间质细胞特征蛋白会增多，如：N-cadherin、vinmentin和STAT3/Snai。同时，发生上皮间质转化的细胞迁移运动的能力增强，相邻细胞的连接更加松散，因此容易随血液、淋巴液向远端转移。
本研究将从以下方面阐明COL1A1影响胃癌患者预后和胃癌细胞增殖、迁徙和上皮间质转化：(1)通过生物信息学，分析了胃癌患者的基因芯片，然后分析基因表达的蛋白质间的相互作用，筛选出在胃癌中可能发生改变的基因。接着对胃癌患者进行生存分析，找出影响患者术后生存时间的基因；(2)对胃癌组织进行免疫组织化学染色，比较肿瘤组织与癌旁组织中COL1A1蛋白、STIM1蛋白和HNF4α蛋白的表达水平差异；(3)选择人胃癌细胞株SGC7901，通过siRNA转染抑制COL1A1蛋白的表达，通过细胞增殖实验、免疫印迹实验分析COL1A1蛋白对SGC7901细胞增殖、迁移、侵袭和上皮间质转化过程的影响；(4)选择人胃癌细胞株SGC7901，使用BTP2或转染Orai1siRNA抑制钙库操纵钙内流，通过钙成像、免疫印迹实验分析钙库操纵钙内流对SGC7901细胞COL1A1蛋白的表达和上皮间质转化的影响。(5)选择人胃癌细胞株SGC7901，通过siRNA转染抑制HNF4α蛋白的表达，通过钙成像、免疫印迹实验分析HNF4α蛋白对SGC7901细胞钙库操纵钙内流和上皮间质转化的影响。通过本课题研究，可以分析COL1A1蛋白对胃癌细胞功能的影响以及其上下游信号通路，并在未来给胃癌的非手术治疗提供新的靶点和思路。
本课题研究发现：胃癌组织中明显上调的基因有COL1A1和SPP1，在胃癌术后患者中，COL1A1高表达组术后生存时间明显短于COL1A1低表达组，SPP1高表达与低表达组之间的术后生存时间没有明显差异。并且胃癌组织中COL1A1蛋白、STIM1蛋白和HNF4α蛋白水平明显高于正常组织和癌旁组织。接着，在胃癌SGC7901细胞株中发现COL1A1蛋白可以影响细胞的增殖和上皮间质转化。并且在胃癌SGC7901细胞株中，钙库操纵钙内流通路可以被钙库操纵钙内流抑制剂BTP2和Orai1siRNA抑制，提示该细胞内存在钙库操纵钙内流通路。在SGC7901细胞中，钙库操纵钙内流可以调节COL1A1蛋白的表达水平，并且影响SGC7901细胞的增殖、侵袭和转移能力。最后，HNF4α可以调节SGC7901细胞中钙库操纵钙内流和STIM1蛋白的表达以及细胞的上皮间质转化过程，并且PI3K/Akt、钙调蛋白和NFκB可能参与其中。
综上所述，本课题研究得出结论：COL1A1基因在胃癌组织中上调，COL1A1蛋白在胃癌组织中表达升高，其表达水平越高，胃癌患者的预后越差。钙库操纵钙内流可以调节COL1A1蛋白的表达水平和SGC7901细胞增殖和侵袭转移能力，并且这一过程受到HNF4α蛋白的调控。
德国外科医生Siewert在1999年提出食管胃交界部腺癌这一概念，并把胃癌分为食管胃交界部腺癌和非贲门区腺癌，两者在病因、临床病理学特征和预后等方面均有明显不同。在过去的十几年中，虽然全球的胃癌发病率逐渐下降，食管胃交界部腺癌的发生率却不降反增。我国是胃癌的高发地区，由于我国的胃镜筛查覆盖患者还比较少，大多数患者均在出现明显的胃灼热、上腹痛和进食哽噎等临床症状后才就诊。此时胃癌已经发展至中晚期，手术难度较大且容易复发，通常需要联合化疗或者放疗进行肿瘤的综合治疗。因此，研究影响胃癌增殖、侵袭和转移的分子机制，寻找胃癌的化疗靶点，有利于提高胃癌治疗效果和患者的预后，减轻患者的痛苦与负担。
I型胶原蛋白(COL1A1)是一种细胞外基质中起连接作用的关键结构蛋白，之前的研究发现COL1A1在成骨过程和骨质疏松中发挥作用，最近文章提出COL1A1与多种恶性肿瘤的发生相关联，可能参与调节肿瘤的增殖、迁移等过程。钙库操纵钙内流(store-operatedCa2+entry，SOCE)是最常见的维持细胞内Ca2+稳态的方式之一，其通过细胞膜表面的钙释放激活Ca2+通道家族蛋白(Ca2+-release-activatedCa2+channelprotein，Orai)形成Ca2+进入细胞的离子通道，内质网/肌浆网上的基质相互作用分子(Stromal-interacting molecule，STIM)感受Ca2+内流并调节Orai蛋白的活性，从而实现调节细胞内Ca2+浓度的功能。众所周知，Ca2+本身作为第二信使参与调节细胞的收缩、胞吐、基因表达以及增殖等过程，并能够激活多种下游信号通路实现各种生理功能。SOCE信号通路已经被发现参与多种肿瘤细胞的增殖和迁移过程。但其在胃癌中是否参与细胞的增殖和迁移尚不清楚。STIM蛋白质家族是一种位于内质网的蛋白，可以感知内质网腔中钙浓度的变化。在多种细胞内，STIM1和STIM2都是调节内环境钙离子水平稳定的必需蛋白质。Orai蛋白分布在细胞的细胞质膜中，当内质网内存储的钙离子减少时可以被激活控制钙离子从细胞外进入细胞质内。有研究发现Orai1和STIM1蛋白在多种癌症中的过度表达，如：宫颈癌、肝癌以及胶质瘤。且Orai1和STIM1蛋白的表达水平与肿瘤患者的术后生存时间相关。
肝细胞核因子4α(Hepatocytenuclearfactor4α，HNF4α)是一种在肝脏中参与调节细胞糖、脂质代谢、上皮细胞分化和上皮细胞间连接的转录因子。之前的研究已经发现其可以通过影响细胞中STIM1蛋白的表达来调节细胞中的钙库操纵钙内流。此外，肝细胞核因子4α还在腺、肾脏、胃和肠道的上皮中广泛表达。
上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)是指上皮细胞在受到外来信号分子的刺激或者内内源性基因的选择表达后，发生细胞骨架的重构和细胞功能的改变，从而转变成具有间质细胞特点的过程。上皮间质转化已经被发现参与包括乳腺癌、肝癌、前列腺癌和胃癌等多种恶性肿瘤的侵袭和转移。当细胞发生上皮间质转化后，其表达的上皮细胞特征蛋白会减少，如：E-cadherin。而表达的间质细胞特征蛋白会增多，如：N-cadherin、vinmentin和STAT3/Snai。同时，发生上皮间质转化的细胞迁移运动的能力增强，相邻细胞的连接更加松散，因此容易随血液、淋巴液向远端转移。
本研究将从以下方面阐明COL1A1影响胃癌患者预后和胃癌细胞增殖、迁徙和上皮间质转化：(1)通过生物信息学，分析了胃癌患者的基因芯片，然后分析基因表达的蛋白质间的相互作用，筛选出在胃癌中可能发生改变的基因。接着对胃癌患者进行生存分析，找出影响患者术后生存时间的基因；(2)对胃癌组织进行免疫组织化学染色，比较肿瘤组织与癌旁组织中COL1A1蛋白、STIM1蛋白和HNF4α蛋白的表达水平差异；(3)选择人胃癌细胞株SGC7901，通过siRNA转染抑制COL1A1蛋白的表达，通过细胞增殖实验、免疫印迹实验分析COL1A1蛋白对SGC7901细胞增殖、迁移、侵袭和上皮间质转化过程的影响；(4)选择人胃癌细胞株SGC7901，使用BTP2或转染Orai1siRNA抑制钙库操纵钙内流，通过钙成像、免疫印迹实验分析钙库操纵钙内流对SGC7901细胞COL1A1蛋白的表达和上皮间质转化的影响。(5)选择人胃癌细胞株SGC7901，通过siRNA转染抑制HNF4α蛋白的表达，通过钙成像、免疫印迹实验分析HNF4α蛋白对SGC7901细胞钙库操纵钙内流和上皮间质转化的影响。通过本课题研究，可以分析COL1A1蛋白对胃癌细胞功能的影响以及其上下游信号通路，并在未来给胃癌的非手术治疗提供新的靶点和思路。
本课题研究发现：胃癌组织中明显上调的基因有COL1A1和SPP1，在胃癌术后患者中，COL1A1高表达组术后生存时间明显短于COL1A1低表达组，SPP1高表达与低表达组之间的术后生存时间没有明显差异。并且胃癌组织中COL1A1蛋白、STIM1蛋白和HNF4α蛋白水平明显高于正常组织和癌旁组织。接着，在胃癌SGC7901细胞株中发现COL1A1蛋白可以影响细胞的增殖和上皮间质转化。并且在胃癌SGC7901细胞株中，钙库操纵钙内流通路可以被钙库操纵钙内流抑制剂BTP2和Orai1siRNA抑制，提示该细胞内存在钙库操纵钙内流通路。在SGC7901细胞中，钙库操纵钙内流可以调节COL1A1蛋白的表达水平，并且影响SGC7901细胞的增殖、侵袭和转移能力。最后，HNF4α可以调节SGC7901细胞中钙库操纵钙内流和STIM1蛋白的表达以及细胞的上皮间质转化过程，并且PI3K/Akt、钙调蛋白和NFκB可能参与其中。
综上所述，本课题研究得出结论：COL1A1基因在胃癌组织中上调，COL1A1蛋白在胃癌组织中表达升高，其表达水平越高，胃癌患者的预后越差。钙库操纵钙内流可以调节COL1A1蛋白的表达水平和SGC7901细胞增殖和侵袭转移能力，并且这一过程受到HNF4α蛋白的调控。