Fusobacterium调控NOTCH-ABC信号通路在结肠肿瘤干细胞耐药性中的作用及机制研究

Colorectal cancer is the main cause of the increase in cancer mortality worldwide, and most advanced patients die from tumor resistance, but the mechanism is not clear. The discovery of cancer stem cells reveals that it has stronger resistance to chemoradiotherapy. An important mechanism for the failure of chemotherapy is the drug resistance of cancer stem cells, which provides a direction for studying the mechanism of drug resistance. The number of intestinal microflora is large, and the coding genes are numerous, which is closely related to human health. The latest research shows that it may participate in the development of many kinds of digestive tract tumors. Our previous study found that Fusobacterium in intestinal flora in recurrent colorectal cancer specimens was enrichment. By pathway enrichment analysis and experiment, we found that Fusobacterium may stimulate the proliferation of colon cancer stem cells and involve 6 key signaling pathway. We hypothesized that Fusobacterium may regulate NOTCH pathway receptor expression in colon cancer stem cell drug resistance in NOTCH-ABC key signaling pathways, thereby causing the colon cancer stem cell chemoresistance. This study is intended to test and verify the hypothesis by genome, bioinformatics, biology, in vivo models, and clinical studies. This will provide new targets for the diagnosis and treatment of colon cancer stem cell resistance, and provide new ideas for uncovering the complex regulatory network of chemoresistance.

结直肠癌是世界范围内癌症死亡率增加的主要原因，多数晚期患者死于肿瘤耐药，但其机制并不清楚。肿瘤干细胞的发现揭示了其具有更强的抵抗化放疗的能力，明确了化疗失败的一个重要机制是肿瘤干细胞的耐药性，这为研究耐药机制找到了方向。肠道菌群数量庞大，编码基因众多，与人类的健康息息相关，最新的研究表明其可能参与多种消化道肿瘤的发生发展。本课题组前期研究发现肠道菌群中的梭杆菌属在结直肠癌复发患者的标本中富集，从通路富集分析和前期实验，我们发现梭杆菌属可能刺激结肠癌干细胞增殖并涉及NOTCH通路，我们提出假设：梭杆菌属可能通过调节NOTCH通路受体激活结肠肿瘤干细胞耐药性中关键信号通路ATP结合的药物转运蛋白，进而引起结肠肿瘤干细胞耐药。本研究拟通过基因组、生物信息学、生物学、体内模型和临床研究等方面检验和证实该假设。这将为结肠癌干细胞耐药判断和治疗提供新的靶点，并为揭开肿瘤耐药复杂的调控网络提供新的思路。

具核梭菌是一种重要的肿瘤相关细菌，它在肿瘤患者体内显著富集，并且该菌种和肿瘤患者发生耐药高度相关。近些年来，大量研究表明肿瘤耐药的一个潜在机制可能是源自肿瘤组织中肿瘤干细胞的存在。我们高度怀疑具核梭菌可能通过调节肿瘤干细胞来诱导肿瘤耐药。我们计划将具核梭菌杆菌和肿瘤细胞系进行体外的共培养实验。后续分析肿瘤细胞受刺激之后在生长能力，成球能力，迁移能力和皮下成瘤能力等改变情况。同时，建立AOM和具核梭菌共同作用的小鼠肿瘤模型，在体内验证具核梭菌对肿瘤的影响。我们发现，具核梭菌可以促进肿瘤的生长和迁移，但是对成球能力，皮下成瘤能力和相关关键因子表达的影响有限；并且在小鼠体内环境中，具核梭菌对肿瘤的演变过程作用有限。但是，我们的研究仅仅局限于验证了具核梭菌亚种标准菌株ATCC25586，并不能排除所有的具核梭菌均不存在潜在的作用机制，尝试从患者体内分离野生性菌株可能更有说服力。我们的研究首次探究了具核梭菌和肿瘤干细胞的关系，在一定程度上为从事相关研究的同行给与了参考价值。