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研究背景与目的:结直肠癌是一种高发的恶性肿瘤,在绝大多数国家其发病率呈现逐年增加的趋势。肿瘤的发生和发展是一个错综复杂的多因素多步骤的过程,受癌基因的激活及抑癌基因的失活、表观遗传的改变等多种因素的影响。由于结直肠癌的分子机制仍然不清楚,而现有的生物学标志物不能有效地预测早期结直肠癌,因此深入研究结直肠癌的发生发展机制有助于寻找到高度特异性和敏感度的生物标志物。ForkheadBoxD1(FOXD1)是转录因子叉头框(Forkheadbox,Fox)超家族的一员。越来越多的研究表明FOXD1可能与肿瘤的发生发展密切相关。现先已有多篇文献报道FOXD1在人类乳腺癌、卵巢癌及脑胶质瘤中存在异常高表达,并且能够促进肿瘤的恶性生物学功能。然而目前尚无关于FOXD1基因在结直肠癌的研究报道。本课题旨在研究FOXD1在结直肠癌中的表达及其临床意义,并在此基础上进一步探讨FOXD1对结直肠癌细胞生物学行为的影响及其可能涉及的分子机制。方法:首先我们课题组成员通过前期收集结直肠癌临床组织标本,采用定量PCR(Quantitative real time polymerase chain reaction,qRT-PCR)以及免疫组化染色技术(Immunohistochemistry,IHC)检测FOXD1在结直肠癌组织和配对癌旁正常组织中的表达情况;统计分析FOXD1在结直肠癌组织中的表达情况与临床病理特征和生存预后的关系;通过设计构建FOXD1过表达载体及shRNA质粒,运用lipofetamine2000瞬时转染细胞,通过嘌呤霉素压力筛选稳转细胞株,最后将稳转细胞株用于后续研究生物学功能及机制研究。体外细胞增殖能力采用CCK-8法检测;体外细胞克隆形成能力采用平板克隆形成实验检测;细胞的迁移和侵袭的能力运用Transwell小室实验进行检测;免疫蛋白印记(Western blotting,WB)检查FOXD1对结直肠癌细胞ERK1/2信号通路的影响;运用ERK1/2信号通路抑制剂(U0126)证实FOXD1通过ERK1/2信号通路促进结直肠癌细胞的增殖和转移能力。结果:与癌旁正常组织相比,FOXD1在结直癌组织中显著高表达,且具有统计学差异;且FOXDF1在结直肠癌细胞系中也普遍异常高表达。进一步统计分析结果提示,FOXD1在直肠癌组织中的异常高表达与肿瘤的大小(P=0.025)、组织分化(P=0.036)、浸润深度(P=0.01)、淋巴结转移(P=0.021)、TNM 分期(P=0.023)、以及患者生存预后(P=0.0158)显著相关,然而与结直肠癌患者的性别(P=0.800)、年龄(P=0.284)以及远处转移(P=0.447)无关。通过构建稳转细胞株用于细胞功能学实验,实验结果提示FOXD1过表达促进结直肠癌细胞的体外增殖能力、克隆形成能力以及迁移和侵袭能力,而下调FOXD1相对应的起到抑制结直肠癌细胞恶性生物学功能的效果。在分子机制方面,我们研究发现FOXD1主要影响结直肠癌细胞ERK1/2的磷酸化水平,FOXD1过表达后ERK1/2磷酸化水平明显升高,而沉默FOXD1后ERK1/2磷酸化水平显著下降。运用ERK1/2抑制剂(U0126)后可以逆转FOXD1过表达对细胞增殖和迁移侵袭能力的影响。结论:FOXD1在结直肠癌组织及大多数结直肠癌细胞中表达升高。结直肠癌组织中FOXD1异常高表达与肿瘤的大小、组织分化、浸润深度、TNM分期、淋巴结转移以及结直肠癌患者的五年生存率密切相关。生物学功能结果提示,FOXD1基因通过促进结直肠癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力,在结直肠癌的发生和发展过程中扮演癌基因的角色。FOXD1在结直肠癌细胞恶性生物学功能的实现主要通过调控激活ERK1/2信号通路。综上所述,FOXD1在结直肠癌的发生发展过程中扮演了重要的癌基因的角色,是早期诊断及治疗结直肠癌的潜在靶点之一。