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卵巢癌是妇科常见的恶性肿瘤之一,发病隐匿,恶性程度高,极易发生侵袭、转移和耐药。目前卵巢癌治疗手段包括手术、放疗和化疗,虽然短期有一定疗效,但治疗后患者极易出现转移、复发和耐药,预后差。肿瘤干细胞是肿瘤组织中存在的一群具有自我更新能力和不定向分能力的癌细胞,具有高致瘤性、高侵袭性和抵抗放化疗能力。肿瘤干细胞与肿瘤的转移、复发和耐药密切相关。同源盒基因是参与调控胚胎发育的重要转录因子,该基因家族均含有一段183bp高度保守的同源结构域。根据在染色体上的位置,同源盒基因可分为同源盒Ⅰ类和Ⅱ类基因。近年来研究发现,同源盒Ⅱ类基因MEOX1在多种肿瘤组织中高表达,并能调控肿瘤细胞的增殖和迁移,提示其在肿瘤的发生发展中起重要作用。我们在前期研究首次发现,MEOX1在乳腺癌组织中高表达,进一步分析发现MEOX1细胞核阳性表达与乳腺癌患者生存率、分期和淋巴结转移密切相关。功能研究还发现,沉默MEOX1基因可显著抑制乳腺癌细胞的增殖、侵袭和自我更新能力。同时我们还发现,MEOX1在肺癌组织中高表达,且与非小细胞肺癌患者的淋巴结转移、分期和生存期显著相关。另外,敲降MEOX1基因能显著抑制肺癌细胞的增殖和自我更新能力。在卵巢癌中,有研究提示MEOX1参与PBX1基因的调控,且癌症基因组图谱(TCGA)数据库显示,MEOX1与PBX1在卵巢癌组织中共同高表达。目前有关MEOX1在卵巢癌组织中的蛋白表达情况及临床相关性、生物学功能、及其分子机制尚未见报道,值得研究。首先,我们在癌细胞系百科全书(CCLE)中对MEOX1在不同癌细胞中的mRNA水平进行了分析。结果显示,MEOX1在多种癌细胞中高表达,且在卵巢癌细胞系中表达较高。GEPIA数据库中分析了 MEOX1在常见肿瘤及其配对正常组织中的表达情况,结果显示与其他癌组织相比,MEOX1在卵巢癌组织中高表达。通过cBioPortal数据库进一步分析发现,MEOX1异常表达与卵巢癌患者的不良预后相关。以上生物信息学分析显示,卵巢癌中MEOX1在mRNA水平高表达。进一步采用免疫组织化学方法检测205例卵巢癌患者中MEOX1蛋白表达水平,结果显示,MEOX1在卵巢癌组织中高表达,阳性率达67.8%(139/205)。临床相关性分析表明,MEOX1表达与卵巢癌患者的N分期(P=0.027)、M分期(P=0.037)、病理分级(P=0.042)、转移(P=0.009)密切相关,但与患者的年龄、肿瘤大小、T分期、临床分期、复发无关。Log-rank test分析MEOX1与卵巢癌患者预后的关系,发现MEOX1阳性组卵巢癌患者的总生存期和无病生存期均显著低于MEOX1阴性组患者,提示MEOX1与卵巢癌患者的不良预后密切相关。为了研究MEOX1的在卵巢癌中的体外功能,我们首先检测了实验室保藏的5株卵巢癌细胞系中MEOX1的表达情况。结果显示MEOX1在卵巢癌SKOV3、OVCAR3、A2780和OAW28细胞中高表达,在COV362细胞中表达最低。进一步选择MEOX1高表达的SKOV3、OAW28细胞和低表达的COV362细胞分别用于敲降和过表达MEOX1的体外功能研究。siRNA敲降结果显示,两条siRNA序列的敲降效率均在70%以上。CCK8结果显示,敲降MEOX1能显著抑制OAW28和SKOV3细胞的增殖能力(P<0.0001)。敲降MEOX1能显著抑制SKOV3细胞的侵袭能力,抑制率分别为52.65%和41.34%(P<0.0001)。敲降MEOX1后OAW28细胞侵袭能力也受到显著抑制(P<0.0001)。迁移实验显示,敲降MEOX1后,SKOV3细胞的迁移能力受到明显抑制,抑制率分别为46.30%和39.45%(P<0.0001)。敲降MEOX1后OAW28细胞迁移能力也受到显著抑制(P<0.0001)。无血清成球实验显示,敲降MEOX1后,OAW28细胞的自我更新能力也受到了显著抑制,抑制率分别为48.97%和42.72%(P<0.0001)。同样,过表达MEOX1也能显著促进COV362和OAW28细胞的增殖、迁移、侵袭、自我更新能力。且过表达MEOX1可以减弱卵巢癌细胞对紫杉醇的敏感性。分子机制研究发现,过表达MEOX1后,COV362细胞中STAT3总蛋白水平略有提高,而OAW28细胞中STAT3总蛋白水平没有变化,STAT3在Tyr705位点发生磷酸化。为了进一步验证MEOX1对STAT3的调控,我们使用STAT3的抑制剂BBI608分别处理OAW28细胞。结果发现BBI608可显著抑制卵巢癌细胞的侵袭、迁移和自我更新能力,并呈剂量依赖关系,BBI608浓度越高,其抑制作用越强。过表达MEOX1后,BBI608的抑制作用可得到部分恢复。小分子抑制实验与敲降、过表达结果趋势一致,进一步证明MEOX1能通过激活STAT3信号通路促进卵巢癌细胞的迁移、侵袭和自我更新能力。另外,我们还发现过表达MEOX1卵巢癌细胞中干性调控基因Nanog、OCT4、Gli2也显著上调,提示MEOX1基因在肿瘤干细胞的干性维持中发挥重要作用。综上所述,MEOX1在卵巢癌组织、细胞中均高表达。MEOX1在卵巢癌组织中的表达水平与卵巢癌患者的N分期、M分期、病理分级、转移和不良预后密切相关。初步的分子机制研究发现,MEOX1通过磷酸化STAT3 Tyr705位点,激活STAT3信号通路,促进卵巢癌细胞的迁移、侵袭和自我更新能力以及增加化疗药物抵抗。本研究结果提示MEOX1可能作为卵巢癌患者预后的分子标志物,以及为靶向卵巢癌干细胞治疗提供候选靶标分子。