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研究背景:结直肠癌是最常见的消化道肿瘤之一,其发病率和癌症相关死亡率在各类肿瘤中居于前列。结直肠癌的治疗手段包括手术、放疗、化疗,但其生存预后仍不乐观。5-氟尿嘧啶作为临床结直肠癌化疗的一线用药,其作用机制是通过抑制胸苷酸合酶的活性,影响DNA的合成。一部分患者由于原发性和继发性对5-氟尿嘧啶治疗形成耐药,导致化疗失败,肿瘤复发转移。FOXM1隶属于叉头框转录因子家族,在多种肿瘤化疗药物的耐受中发挥重要作用,但FOXM1对结直肠癌与5-FU耐药的作用和机制尚未明确。方法:1、基因芯片分析在5-FU治疗敏感和不敏感的临床标本中的差异基因。2、分析FOXM1在结直肠癌细胞系中的表达含量和IC50之间的相关性。3、选取细胞系中FOXM1表达含量高的两株细胞和HCT-8/5-FU耐药株,转染慢病毒包装的sh-FOXMl;FOXM1表达低的两株细胞,转染慢病毒包装的FOXM1过表达质粒。验证干扰和过表达效率,筛选稳定转染的细胞,检测5-FU的IC50值,平板克隆形成率,细胞凋亡水平。4、选取FOXM1过表达的细胞系,裸鼠皮下种植,待肿瘤长到一定体积后予以裸鼠腹腔内注射5-FU和相关药物,测量肿瘤体积大小,绘制肿瘤生长曲线,移植瘤做免疫组化检测相关蛋白的表达水平。5、利用生物信息学方法筛选参与5-FU代谢相关的并且启动子区域具有FOXM1结合位点的基因,ChIP实验验证FOXM1对靶基因ABCCI0的调控。6、干扰下游靶基因,检测IC50值和凋亡相关变化,功能拯救实验验证FOXM1通过调控该靶基因参与5-FU的化疗耐受。7、临床样本。结果:经基因芯片筛选和验证,FOXM1在5-FU不敏感的临床样本中表达含量高;结直肠癌细胞系中FOXM1的表达含量与5-FU的IC50值呈正相关;干扰FOXM1能增强结直肠癌细胞对5-FU的敏感性,抑制5-FU作用下克隆形成率,增加5-FU引起的细胞凋亡,反之过表达FOXM1能抑制结直肠癌细胞对5-FU的敏感性;体内实验进一步证实过表达FOXM1能增强结直肠癌移植瘤对5-FU的耐受性;机制研究表明FOXM1通过转录调控ABCC10的表达增强结直肠细胞对5-FU的耐受性,ABCC10抑制剂Vardenafil协同5-FU腹腔注射,能恢复5-FU耐药移植瘤的化疗反应性。讨论:近年来研究发现FOXM1参与吉非替尼、顺铂、多西他赛、表柔霉素等多种化疗药物的耐受,本课题第一次提出FOXM1在5-FU的化疗耐药中发挥重要作用。FOXM1通过转录调控ABC家族成员ABCC10,增加肿瘤细胞内药物的外排,阻断5-FU对细胞的毒性作用,从而影响细胞对药物的敏感性。我们的研究证实FOXM1/ABCC10信号轴在结直肠癌5-FU耐药中的作用,为解决5-FU耐药提供了新方向。