肝转移是结直肠癌患者死亡的主要原因之一，然而其转移机制尚不清楚。肿瘤循环细胞肝内增殖是目前的研究焦点，我们前期工作从肿瘤患者血液中成功分离循环肿瘤细胞，在动物模型中证明其具有体内成瘤及转移能力，且进一步证实此类细胞中SUMO化激酶SAE1表达明显上升，通过干预SAE1表达可显著降低其成瘤能力，而其机制需要进一步研究。因此本课题拟在此基础上，比较同一患者来源的结直肠癌循环肿瘤细胞和肝转移病灶的遗传学、表观遗传学差异，发现与循环肿瘤细胞肝内增殖相关的关键基因（SAE1）及突变；通过靶向基因修饰、药物干预及调节关键基因（SAE1）表达，在动物模型中验证上述基因及突变对结直肠癌细胞肝内增殖的调控作用。通过研究循环肿瘤细胞肝内增殖调控机制，为阐明结直肠癌肝转移机制、开发更加有效的诊疗方法提供科学依据。

Liver metastasis is the primary cause of colorectal cancer-related death. However, the metastasis mechanism is still unclear. The circulating tumor cell is a research hot spot at present. We have isolated circulating tumor cells from cancer patients, demonstrated that circulating tumor cells derived from animal models can form primary tumors as well as metastases. We have also found that SUMO1-activating enzyme subunit 1(SAE1) was highly expressed, and Silencing of SAE1 inhibited proliferation and reduced colony formation. The metastasis needs further study. In this project, genetic and epigenetic landscapes will be compared between circulating tumor cells and liver metastases isolated from the same patients, which will reveal genes (SAE1) and mutations selectively enriched in cells from established metastatic lesions. Then, the functional role of these candidate genes and mutations will be investigated by targeted gene modification in cancer cells and drug treatment. The potential of circulating tumor cell-based colorectal cancer liver metastasis prognosis can be further validated through analyzing genetic profiles of circulating tumor cells and colorectal cancer patient outcome. The findings from this study will help to reveal the mechanism underlying colorectal cancer liver metastasis and provide scientific evidences for the development of novel approaches for cancer diagnosis and treatment.

（一）研究背景：结肠癌是常见的恶性肿瘤，其转移率发生较高，其治疗手段主要依赖于化疗、手术等多种治疗手段，然而部分患者化疗耐药为其主要致死的原因。因此探讨结肠化疗耐药的发病机制对结肠癌的综合治疗具有重要的意义。循环肿瘤细胞（Circulating tumor cells, CTC）作为“液体活检”，与原发病灶直接相关，也是转移病灶的主要前体，可作为动态监测结直肠癌化疗的敏感性提供了有效的方法。研究表明人体同一个体内不同肿瘤之间、同一肿瘤内不同区域之间均存在显著异质性。因肿瘤异质性的存在，正常组织、肿瘤组织与CTC之间的分子特性存在较大差异。随着iFISH等循环肿瘤细胞检测技术及二代基因检测技术的发展，为CTC的检测以及分子特异性研究提供了新的平台。因此，深入探讨CTC的肿瘤生物学特性将对结肠癌的分子诊断、治疗及预防具有重要的意义，也是本课题力求解决的医学问题。在结直肠癌发病率不断升高的今天，相关研究发现将为提高人民健康水平产生直接的社会、经济效益。（二）研究内容第一部分：分别筛选、捕获结肠癌患者化疗敏感和耐药循环肿瘤细胞；第二部分：探索结肠癌化疗耐药患者CTC中特异性突变的基因；第三部分：体内、体外验证CTC筛选出的特异基因在肿瘤耐药中的作用。 （三）重要结果、关键数据1.通过iFISH方法成功筛选出结肠癌肝转移患者化疗耐药的CTC；2.通过对CTC的全基因组测序,比较化疗敏感和耐药之间的基因表达差异，筛选出化疗耐压患者特异性突变的基因IQSEC3；同时，通过RT-PCR技术检测化疗耐药患者人结肠癌组织中的IQSEC3的mRNA水平降低；3.体外研究发现通过检测IQSEC3基因在结肠癌细胞中的mRNA水平，证实结直肠癌细胞系SW620中的mRNA水平也明显降低。（四）科学意义本研究证实IQSEC3基因在结肠癌CTC中的发生特异性突变，初步发现可能此基因的表达调控为结肠癌细胞化疗耐药的关键分子。为结肠癌发生耐药的患者治疗提供了新的理论依据。