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结直肠癌仍然是世界范围内高发的恶性肿瘤之一。尽管结直肠癌的早期筛查和治疗技术不断发展进步,但晚期结直肠癌的总体生存率仍不尽如人意。而肿瘤转移(包括淋巴转移和远处转移)仍旧是绝大多数结直肠癌患者死亡的主要原因。目前已发现结直肠癌的发生发展过程中存在许多关键基因突变,然而仍未鉴定出结直肠癌进展尤其是转移的驱动突变。因此,本研究以此为切入点研究结直肠癌相关基因突变与其发生发展过程中的关系。1、结直肠癌关键基因变对肿瘤进展的影响从结直肠正常结肠上皮,腺瘤,恶性转化为癌,最后发展为肿瘤转移是结直肠癌发生发展的经典线性模型。在这个过程中一些关键基因会发生一系列突变。到目前为止,许多研究已经报道这些关键基因突变与结直肠癌转移的关系。但是由于单个研究的样本量小、人群差异等因素,不同研究得出的结论存在矛盾。我们通过生物信息学分析确定了 APC、KRAS、BRAF、PIK3CA、SAMD4、p53等6个关键基因。然后在PubMed、Embase、Cochrane Library和TCGA数据库中进行系统检索后(截至2017年11月30日),纳入发表的120篇文章,利用Meta分析的方法明确了这些关键基因突变在结直肠癌转移中的作用。结果显示,KRAS突变(OR:1.18,95%CI:1.05-1.33)和 p53 突变(OR:1.49,95%CI:1.23-1.80)与结直肠癌总转移(包括淋巴和远处转移)相关。此外,伴有KRAS突变(OR:1.29,95%CI:1.13-1.47)、p53 突变(OR:1.35,95%CI:1.06-1.72)和 SMAD4 突变(OR:2.04,95%CI:1.41-2.95)的结直肠癌患者存有更高的远端转移的风险。分层分析表明BRAF突变与亚洲人群的结直肠癌总转移(OR:1.42,95%CI:1.18-1.71)和远端转移(OR:1.51,95%CI:1.20-1.91)有关。APC或PIK3CA突变与结直肠癌转移均无明显相关性。2、AMER1突变对结直肠癌进展的影响通过对MSKCC数据集、实验室中的87例结直肠癌患者的测序样本进行分析(参见2019届浙江大学病理学与病理生理学系孙文杰博士论文),我们发现AMER1基因在结直肠癌中存在高频突变,而这些突变均为截断突变。同时,我们发现AMER1的突变与结直肠癌的同期肝转移密切相关。为了确定AMER1突变在结直肠癌转移中的作用,我们采用siRNA和Crispr/cas9技术确定了 AMER1的生物学功能,结果显示在SW480和RKO两种结直肠癌细胞株中对AMER1的基因敲降和敲除后,肿瘤细胞的迁移、侵袭能力明显较对照组增强。另外,我们发现AMER1敲除的稳定细胞株中E-cadherin、Zo-1表达增加,Vimentin、MMP9表达减少,说明AMER1具有抑制结直肠癌细胞EMT的功能。同时我们发现AMER1敲除导致p-catenin细胞核定位增加。通过过表达1-358、1-565、1-830、566-1135、831-1135以及全长的AMER1载体,细胞迁移和侵袭功能分析表明AMER1第831至1135位氨基酸片段是发挥抑制结直肠癌细胞迁移和侵袭的关键结构域。综上所述:①KRAS、p53、SMAD4和BRAF基因突变在结直肠癌转移中发挥重要作用;②AMER1作为抑癌基因在结直肠癌中存在高频突变,且其突变与结直肠癌的同期肝转移密切相关;③AMER1通过调控上皮-间质转化(EMT)抑制结直肠癌转移,其831至1135位氨基酸序列是发挥抑制结直肠癌细胞迁移侵袭的作用的关键结构域。