胰腺癌是一种恶性程度极高的癌症,对化疗药物抵抗性强,易复发转移,预后极差,如何有效地治疗胰腺癌是目前医学研究的难点之一。肿瘤干细胞理论认为,肿瘤组织中存在小部分细胞即肿瘤干细胞,拥有自我更新并产生异质性肿瘤细胞的能力,具有自我更新、高致瘤性、活跃分化潜能等特点。已有大量研究表明,肿瘤干细胞参与肿瘤的侵袭、转移、耐药等过程,它的存在是肿瘤难以治愈的根本原因。值得注意的是,肿瘤干细胞的代谢方式不同于非肿瘤干细胞,肿瘤干细胞代谢活动在肿瘤发生发展中的作用已成为肿瘤研究领域一个新的焦点。我们的前期研究表明,CD147在胰腺癌干细胞中高表达,且CD147表达与肿瘤干细胞功能相关,如上皮间质转化、放化疗抵抗性、失巢凋亡抵抗、转移复发等特性。因此,本研究旨在探讨的科学问题是CD147分子对胰腺癌干细胞代谢的影响及其调控机制。本研究分为三个部分,在第一部分内容中,我们研究了CD147分子对胰腺癌干细胞潜能的影响。在干涉或过表达CD147的胰腺癌细胞中,我们发现,CD147表达水平的改变可影响肿瘤微球体形成和干性基因表达。用CD147的抗体HAb18处理细胞,抑制CD147信号,干性基因与相关转录因子的表达以及胰腺癌干细胞亚群比例明显受到抑制。这一部分结果表明,CD147对胰腺癌干细胞潜能具有明显的促进作用,采用抗体阻断CD147信号可实现对胰腺癌干细胞潜能的干预。第二部分内容中,我们探究了胰腺癌干细胞的代谢特征。利用流式细胞术或肿瘤微球体培养法,我们从培养的胰腺癌细胞系或胰腺癌PDX组织中分选或富集获得胰腺癌干细胞,并进行代谢特征分析,结果发现相对于胰腺癌细胞,胰腺癌干细胞线粒体复合物I的活性显著增强,ATP产生显著升高;线粒体复合物I核心亚单位NDUFS1和NDUFS8分子在胰腺癌干细胞中表达量明显升高。采用siRNA瞬时干涉NDUFS1/S8表达,胰腺癌细胞ATP产量显著降低,ALDH⁺或CD133⁺CD44⁺胰腺癌干细胞亚群比例降低;而稳定干涉NDUFS1/S8表达,胰腺癌细胞肿瘤微球体形成能力显著降低。此外,NDUFS1/S8的干涉还引起组蛋白去乙酰化酶SIRT1和干性基因KLF4表达降低。这一部分结果表明,胰腺癌干细胞通过线粒体氧化磷酸化获能;其机制在于胰腺癌干细胞高表达线粒体复合物I核心亚单位NDUFS1/S8,后者一方面可能通过促进线粒体氧化磷酸化代谢为胰腺癌干细胞供能,另一方面通过上调SIRT1/KLF4通路促进胰腺癌干细胞潜能。第三部分内容中,我们探讨了CD147是否通过调节线粒体氧化磷酸化实现对胰腺癌干细胞功能的调节。在干涉或过表达CD147分子的胰腺癌细胞中,我们检测了胰腺癌细胞的代谢特征以及NDUFS1/S8/SIRT1/KLF4分子的表达。我们发现,CD147的表达可增强细胞氧消耗、ATP产生和线粒体复合物I复合物II的活性,表明CD147分子具有促进胰腺癌细胞线粒体氧化磷酸化有氧呼吸的功能;在分子机制方面,CD147可促进线粒体复合物I核心亚单位NDUFS1/S8的表达,并且促进NDUFS1/S8下游SIRT1、KLF4的表达以及线粒体^ser727pSTAT3的表达。这些结果表明,胰腺癌细胞高表达的CD147通过上调NDUFS1/S8表达促进胰腺癌干细胞的氧化磷酸化有氧呼吸;同时通过增强NDUFS1/S8下游SIRT1/KLF4信号或/和线粒体^ser727pSTAT3的表达活化,导致胰腺癌干细胞潜能的增加。综合上述结果,我们的研究表明,胰腺癌干细胞高表达的CD147分子能够通过上调NDUFS1/S8分子表达增加线粒体复合物I的活性,促进胰腺癌干细胞氧化磷酸化,进而通过上调SIRT1/KLF4信号促进胰腺癌干细胞的潜能。