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未分化型甲状腺癌ATC,是由甲状腺滤泡细胞引起的临床上最具侵袭性的甲状腺恶性肿瘤,肿瘤细胞丧失原始滤泡细胞的生物学特征,其最显著的变化是去分化和无法进行碘131的放射性治疗,因此病人预后差,生存期短。至今为止,人们对未分化型甲状腺癌去分化的潜在机制了解甚微。在本研究中,我们发现蛋白酶体激活因子REGγ在人未分化型甲状腺癌ATC组织及细胞中高度表达,暗示了REGγ是一个促进ATC形成的因子。随后,PCR、Western Blot和IF实验均证实REGγ能够显著抑制ATC(SW1736和K18)细胞甲状腺特异性基因(NIS、Pax8、TTF1、Tg、TSHR和TPO)的表达,而REGγ敲低显著恢复甲状腺特定性基因的表达,说明REGγ能够影响ATC细胞的分化状态。细胞吸碘实验表明REGγ基因沉默显著提高了SW1736和K18细胞的放射碘的摄入;动物水平上,我们建立了未分化型甲状腺癌异种移植小鼠模型,并进行了SW1736和K18细胞的放射性碘131的治疗实验,结果表明无论对于SW1736细胞还是K18细胞建立的移植瘤模型,REGγ缺失后放射性碘131的治疗效果都得到明显的提高。这些结果表明REGγ是参与未分化型甲状腺癌细胞的分化状态变化的一个重要的、新的调控因子。在分子机制上,IF、Western Blot和Q-PCR实验证实,REGγ能够激活SW1736和K18细胞中Smad3,促进p-Smad3和Smad4的入核,致使TGF-β信号通路的活化,抑制了甲状腺特定性基因的表达。我们还发现,REGγ与Smad7的蛋白质水平负相关,而mRNA水平不受影响。CHX实验表明REGγ能够调节SW1736和K18细胞中Smad7的稳定性,REGγ诱导实验也表明REGγ(N151Y)突变体丧失了对Smad7稳定性的影响,体外降解实验进一步证实了REGγ可以直接促进Smad7的降解。这些结果表明,TGF-β信号通路的拮抗剂Smad7是REGγ-蛋白酶体降解系统的一个新的靶蛋白,REGγ能够与它直接结合并促进其降解。我们通过Smad7过表达和基因沉默的实验证明,REGγ在未分化型甲状腺癌细胞去分化和转移中发挥调节作用,Smad7是一个关键的必须的介导因子。在ATC病人的组织中,我们进行生物信息学分析和IHC染色以及定量分析,结果也显示REGγ与Smad7负相关,与NIS和Pax8正相关,证明了REGγ在人类未分化型甲状腺癌细胞中也通过调节Smad7影响甲状腺特异基因的表达,具有非常重要的临床意义。该研究成果首次证明了REGγ在未分化型甲状腺癌细胞中通过降解Smad7激活TGF-β信号通路,从而抑制甲状腺特异性基因的表达,促进甲状腺肿瘤细胞的去分化,加速了甲状腺癌的恶性发展。因此,对于预后较差的未分化型甲状腺癌患者,REGγ可以作为一种新型的治疗靶点,抑制REGγ有望使ATC进行放射性碘治疗成为可能,也为未分化型甲状腺癌的药物治疗提供了新思路和理论依据。