信号素4D（Semaphorin4D，Sema4D）能在肿瘤缺氧情况下，与其受体神经丛素-B1(Plexin-B1)相互作用继而诱导肿瘤内血管新生，因而可能是VEGF途径受阻时的补救途径，维持肿瘤生长。在前期研究中发现，对病人结直肠癌病理切片分析、统计时显示，Sema4D的表达量在包括高分化、中分化、低分化的肿瘤中都非常高，可能是一个能指示肿瘤发展的分子靶标。为了研究Sema4D在肿瘤细胞中的作用机制，本研究通过建立缺氧模型，检测缺氧时肿瘤中Sema4D调控方式和反应机制，探究缺氧与Sema4D的相互关系。研究结果显示，缺氧条件下缺氧诱导因子(Hypoxia inducible factor，HIF-1α)能结合到Sema4D的启动子区缺氧调控元件上(hypoxia response elements，HREs)，调高Sema4D转录水平。并且在不同细胞中，HIF-1α结合的HREs位点不同。通过对8株不同细胞Sema4D的启动子区序列的测序及二级结构预测，发现肿瘤细胞该区段序列有非常高的突变率，预示缺氧时在不同细胞内Sema4D的效应机制不同。通过生物软件预测、免疫共沉淀联合质谱检测方法，发现了Plexin-B1和Lck的蛋白相互作用。借助CRISPRCas9建立高效的基因敲除体系，进一步探讨了Sema4D、Plexin-B1、Lck分子在结直肠癌中的作用机制。研究发现，Sema4D/Plexin-B1结合后能引发PI3K/Akt信号磷酸化水平提高，也能通过下游Lck这一桥梁信号分子提高Raf/Mek/Erk信号的活化水平。最终得出结论，Sema4D/Plexin-B1信号通路除了能促进肿瘤血管新生，还能能对肿瘤细胞本身的生长发展起促进作用。总的来说，肿瘤中高表达Sema4D原因之一是受到了HIF-1因子的调控，调控表达的Sema4D可以通过旁分泌诱导肿瘤血管新生、自分泌激活肿瘤细胞本身的信号两种途径影响肿瘤细胞的生长。