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背景：肺癌是全球发病率和死亡率最高的恶性肿瘤，其发病率具有明显逐年上升的趋势，已成为威胁人类生命健康的主要疾病之一。肺癌约20%-50%会发生脑转移，随着肺癌综合治疗的进展，患者生存期的延长以及检查方法的改进，肺癌脑转移的诊断率逐渐增高。其中腺癌的脑转移发生率最高，其次为小细胞肺癌。脑转移是肺癌死亡相关的重要病因，自然生存期仅为1-2月。在临床治疗中，对于肺癌脑转移的治疗方法如手术、放疗、化疗等均在不断改进，但是治疗效果仍不尽人意，究其主要原因是目前对肺癌脑转移的发生机制仍然不清楚。因此，进一步研究并完善肺癌脑转移的发生发展机制，寻找新的有效的治疗靶点，才有望提高治疗疗效，延长患者的生存期。脑部是一个由独特的细胞和周围血脑屏障组成，缺乏淋巴引流的高度特殊的环境。据Paget，s经典“种子与土壤”假说，成功的脑转移取决于肿瘤细胞与脑微环境二者的相互关系，涉及一系列分子的生物学功能。然而，脑转移的发展机制与相关分子目前仍知之甚少。我们实验室前期筛选出了高潜力脑转移肺腺癌细胞株PC14/B，并发现S100B蛋白在此细胞中高表达，而在低潜力脑转移肺腺癌PC14细胞为低表达。由此推测，S100B可能与肺癌脑转移的发生发展有关。本课题受2009年国家自然科学基金资助（项目名称：S100B在肺癌脑转移中的作用和机制研究项目编号：30973488），我们前期应用RNA干扰技术下调了PC14/B中S100B，并对其生物学改变和对肺癌脑转移的影响进行了初步研究。目标：本研究的目标是深入了解S100B在肺癌脑转移发生过程中的作用与机制，通过将S100B转染至低潜力脑转移肺腺癌细胞株PC14，探讨S100B对PC14细胞的生长增殖、迁移侵袭能力的影响及其初步的作用机制，揭示S100B在肺癌脑转移中发挥的生物学功能，为深入研究肺癌脑转移的发生过程及分子机制提供新的思路。研究方法：（1）收集临床脑转移和未发生脑转移的肺腺癌患者血清，应用ELISA方法检测血清S100B的含量，分析肺癌脑转移与血清S100B含量的关系；（2）构建真核表达载体pcDNA3.1-S100B，应用脂质体法转染载体至PC14细胞，G418筛选稳定表达细胞株，通过RT-PCR、Westernblot的方法鉴定转染效率；（3）通过MTT比色法测定PC14/S100B与其对照组PC14细胞的OD值，绘制细胞生长曲线，比较转染前后细胞的增殖能力变化；（4）通过流式细胞术检测PC14/S100B与其对照组PC14细胞的细胞周期和细胞凋亡的变化；（5）通过Transwell侵袭小室检测PC14/S100B与其对照组PC14细胞的迁移和侵袭能力的变化；（6）初步探讨S100B在促PC14细胞迁移和侵袭中的作用机制。研究结果：（1）血清S100B含量在肺癌脑转移者较未发生脑转移者高，含量别为0.048μg/l和0.015μg/l （P＜0.01）；（2）经RT-PCR、Western blot鉴定转染效率，G418筛选获得稳转细胞株克隆PC14/S100B；（3）通过MTT比色法，PC14/S100B细胞较其对照组PC14细胞增殖能力增强；（4） PC14/S100B细胞较其对照组PC14细胞迁移和侵袭能力均增强，Transwell小室结果分别为83.4±5.6vs53.2±3.9和53.4±4.7vs31.2±3.0（P＜0.01）；（5）应用流式细胞仪监测发现PC14/S100B细胞较其对照组PC14细胞凋亡受到抑制，凋亡抑制率分别为3.40±0.44%和10.90±0.67%（P＜0.05），PC14/S100B细胞的细胞周期出现了G1→S期的过渡；（6）较其对照组PC14细胞，PC14/S100B细胞侵袭伪足明显伸长，细胞形态由圆形向梭形改变；Western blot结果显示IQGAP1的表达较其对照组PC14细胞明显升高（IOD值117.64vs20.569）。结论：前期的研究发现S100B蛋白与肺癌脑转移相关，本研究我们在细胞、蛋白以及基因水平探索了S100B在肺癌脑转移中的作用机制。临床收集的血清标本经过ELISA检测S100B含量，结果显示为肺癌脑转移患者较未发生脑转移其含量明显升高，这一结果提示S100B在肺癌脑转移发生发展中发挥作用，可能在患者的诊断中有着重要意义；其次，转染S100B的PC14细胞增殖能力提高，凋亡减少，表明S100B的促增殖抗凋亡的作用，同时G1期细胞比例下降，S期的比例增加，这些结果进一步说明，S100B蛋白能够促进细胞增殖，加速从G1期向S期的过渡。所以我们认为增殖能力提高、凋亡减少都是肺癌脑转移的“种子”的优良“先天条件”；第三，Transwell小室实验结果证实转染S100B后的PC14细胞形态由圆形向梭形改变，并出现侵袭性伪足，同时迁移和侵袭能力均明显增强，进一步的Western blot结果显示其支架蛋白IQGAP1的表达量增多，IQGAP1正是诱导肿瘤细胞侵袭性伪足的产生及运动的重要因子，从而间接地介导肿瘤细胞的运动、迁移和侵袭。而这些能力的增强，正是肺癌脑转移发生的“必要条件”。所以，我们认为S100B促进肺癌细胞的恶性生物学行为，促进了肺癌细胞快速的无限增殖。S100B蛋白可间接激活IQGAP1的转录和表达，并通过IQGAP1调节细胞骨架，使肺癌细胞获得更强的迁移、侵袭能力，从而在脑转移的发生发展中扮演重要角色，S100B有望成为肺癌脑转移筛查的新标记、治疗的新靶点、预后的新因子。