背景:结直肠癌是目前世界范围内最常见的消化道恶性肿瘤之一。当前我国结直肠癌的诊治现状是:早期诊断率低,83%患者在首次确诊时已是中晚期,治疗效果差,极易出现复发、转移,因此,开展人群筛查具有重要意义,有助于提高早期肿瘤检出率,减少晚期结直肠癌的发生与进展。在目前的诊断手段中,血清肿瘤标志物检测具有创伤小、费用低、易于重复的特点,更适合人群筛查。然而,在现已发现的上百余种主流标志物中,临床常用的仅有20多种,适用于大规模人群普查的则更少。因此,寻找结直肠癌早期预警和复发监测的可靠标志物、开发新的治疗靶点,对于实现早诊、早治并延长患者生存期具有重要意义。癌睾丸抗原（Cancer-testis antigen,CTA）是一类仅表达于男性睾丸和恶性肿瘤中的蛋白家族,具有一定免疫原性和组织表达特异性,是目前恶性肿瘤诊断及治疗最为重要的靶标库。现已发现MAGE等多种在结直肠癌中表达的CTA,但表达频率均不高。因此,为开发新的结直肠癌诊断标志物,丰富结直肠癌中CTA表达谱,我们在前期利用5对结直肠癌配对组织进行高通量转录组学测序并发现9个异常表达的CTA,其中,人鱼精蛋白1（Protamine 1,PRM1）等7个CTA在结直肠癌组织中表达高于配对正常组织。目前关于PRM1在结直肠癌中的表达和功能研究较少,因此我们利用大样本检测,明确PRM1在结直肠癌中的表达水平,分析其诊断价值;同时,培养5种结直肠癌传代细胞系,分析PRM1在结直肠癌细胞中的表达和分泌情况;最后通过体内、体外实验,探究PRM1的生物学功能及相关分子机制。方法:1、探索结直肠癌组织中CTA的表达情况:选取5组结直肠癌配对组织样本,进行转录组学测序分析,筛选在结直肠癌中表达异常的CTA。2、检测PRM1在结直肠癌组织中的表达情况:收集临床样本,包括90例结直肠癌组织及配对癌旁和正常组织、128例结直肠癌组织石蜡切片、10例结直肠癌组织及配对正常组织和2例非肿瘤患者结肠黏膜组织,并检测PRM1的表达水平,并分析与结直肠癌临床病理特征之间的相关性。3、分析血清PRM1对结直肠癌的诊断价值:入组来自两个中心的520名受试者,包含304名结直肠癌患者和216名健康对照者,分为训练组和验证组。检测血清样本中PRM1蛋白浓度,绘制受试者工作特征曲线（Receiver operating characteristic curve,ROC）,分析其诊断价值。4、分析血清PRM1与结直肠癌患者生存期的相关性:将训练组患者分为PRM1高浓度组和低浓度组,进行追踪随访,明确血清PRM1水平与结直肠癌患者生存期的相关性。5、检测PRM1在结直肠癌细胞系中的表达:培养5种结直肠癌传代细胞系,包括DLD-1、HCT116、RKO、SW480和SW620,以及人乳腺上皮细胞系MCF-10A。检测PRM1在结直肠癌细胞中的表达、分泌以及亚细胞定位。6、观察营养条件对结直肠癌细胞中PRM1表达及分泌水平的影响:使用含不同浓度胎牛血清（Fetal bovine serum,FBS）的培养基孵育结直肠癌细胞,检测PRM1的表达和分泌情况。7、PRM1在结直肠癌中的生物学功能研究:（1）用PRM1蛋白/抗PRM1抗体孵育RKO和SW480细胞。检测细胞增殖活性、转移能力的变化;使用流式细胞术、western blot实验分析细胞周期改变、凋亡情况和相关信号传导通路的活化水平;（2）向RKO和SW480细胞中转染PcDNA-PRM1和si-PRM1s,应用CCK8、EdU、流式细胞术和western blot实验检测细胞增殖活性改变、细胞周期变化和相关信号传导通路的活化情况。8、观察PRM1蛋白和抗PRM1抗体对人结直肠癌动物模型中肿瘤生长的影响:利用Balb/c裸鼠建立人结直肠癌裸鼠皮下荷瘤模型,成瘤后,向肿瘤内注射PRM1蛋白、抗PRM1抗体和PBS溶液。通过绘制肿瘤生长曲线和Ki67染色,分析PRM1蛋白刺激和抗体拮抗对结直肠癌生长的影响,及实质器官的HE染色抗PRM1抗体拮抗治疗的生物安全性。结果:1、发现9个在结直肠癌组织中异常表达的CTA基因。其中,PRM1基因表达上调,我们对其展开系统研究,应用GO分析预测PRM1可能参与结直肠癌细胞代谢等重要的生命活动。2、PRM1mRNA和蛋白在结直肠癌组织中表达水平升高。且其蛋白表达水平与肿瘤分化程度和T分期显著相关,提示PRM1可能参与肿瘤生长、分化过程。3、血清PRM1检测对结直肠癌的诊断价值较高。（1）PRM1蛋白在结直肠癌患者血清中浓度显著高于健康对照者。对训练组和验证组患者检测结果做ROC曲线,AUC分别为0.962、0.837,对早期结直肠癌的诊断敏感性更高,训练组和验证组的AUC分别为0.971、0.851;（2）血清PRM1浓度与分化程度显著相关;（3）血清PRM1对结直肠癌的诊断价值优于CEA等诊断标志物,联合应用CEA、CA19-9、CA24-2、CA50、CA72-4和AFP对结直肠癌的诊断价值（AUC=0.942）仍低于PRM1单独应用（AUC=0.962）。4、血清PRM1水平与术后3年生存率无相关性。5、结直肠癌细胞高表达并分泌PRM1,且PRM1蛋白分布于结直肠癌细胞浆中。6、在营养匮乏条件下,结直肠癌细胞上调PRM1的表达和分泌水平。7、PRM1促进结直肠癌细胞增殖活性。（1）外源性PRM1蛋白孵育可促进细胞周期G1/S期转化,激活PI3K/AKT/mTOR通路,促进结直肠癌细胞增殖,但对转移能力和凋亡过程无影响;抗PRM1抗体则可产生拮抗作用,抑制细胞增殖活性;（2）PRM1过表达可激活PI3K/AKT/mTOR信号通路,促进细胞周期G1/S期转化,细胞增殖活性增强,并可被抗PRM1抗体所拮抗;PRM1表达水平降低可抑制PI3K/AKT/mTOR信号通路活化,出现G1/S期阻滞,细胞增殖受到抑制,加入外源性PRM1蛋白可挽救细胞增殖。8、动物实验验证PRM1蛋白促进结直肠癌生长,而抗PRM1抗体则抑制肿瘤生长,但均对结直肠癌转移无影响。抗PRM1抗体拮抗组小鼠内脏器官形态结构良好,未见组织破坏和免疫细胞浸润。结论:1、发现包括PRM1在内的9个CTA基因在结直肠癌中表达异常,为未来开发结直肠癌诊疗新策略提供实验依据。2、PRM1在结直肠癌组织和外周血中表达水平升高,血清PRM1检测对结直肠癌,尤其是早期结直肠癌的诊断敏感性较高,有成为诊断标志物的潜在价值。3、在营养匮乏的情况下,PRM1表达和分泌水平升高,提示PRM1有利于结直肠癌细胞在缺血等低营养状态下存活及生长。4、外源性PRM1蛋白孵育或内源性过表达PRM1均可激活PI3K/AKT/mTOR信号通路,促进细胞周期G1/S期转化,促进结直肠癌细胞增殖,说明PRM1可能通过自分泌和旁分泌途径参与调控结直肠癌生长,为进一步的机制研究提供线索。5、抗PRM1抗体对结直肠癌生长有一定的抑制作用,可成为PRM1高表达的结直肠癌患者个体化治疗新手段。