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研究背景:结直肠癌（Colorectal Cancer,CRC）作为全世界发病率第三位的恶性肿瘤,许多患者一经发现,已发生远处转移,或即使行根治性手术切除后在随访的过程中亦可出现远处转移,治疗效果不容乐观。肿瘤的远处转移是造成CRC相关死亡的主要因素,目前关于CRC肺转移的研究相对较少。肿瘤微环境（tumor microenvironment,TME）在肿瘤的发生、发展及远处转移的过程中发挥着关键作用。诸多研究发现,肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophages,TAMs）是TME中最主要的免疫细胞,在趋化因子的介导下可以进入TME中参与肿瘤的发生、发展,但关于其之间的调控网络关系仍未研究透彻。本课题旨在探索趋化因子与TAMs及肿瘤细胞之间相互调控的关系,寻求CRC肺转移的潜在作用机制,以期为临床上对CRC肺转移的精准治疗提供理论基础。方法:1.收集CRC肺转移患者的手术标本,将患者的原发瘤和肺转移瘤标本进行二代测序,筛选出差异基因,通过生物信息学技术进行分析,寻找出核心基因并通过富集分析,寻找肺转移主要涉及到的相关信号通路。2.通过公共数据库获取CRC原发瘤及其癌旁组织和肺转移瘤及其癌旁组织的相关基因芯片数据进行分析和验证。3.通过免疫组织化学染色检测CRC肺转移病灶中相关蛋白的表达。4.构建相关基因过表达或敲除的CRC细胞系,并通过Western Blotting进行验证。5.通过平板克隆形成实验和Transwell细胞迁移实验来检测过表达相关基因的CRC细胞的增殖和迁移情况。6.通过qRT-PCR来检测CRC细胞在过表达相关基因后是否影响到其他关联基因的改变。7.再次通过平板克隆形成实验和Transwell细胞迁移实验来检测过表达相关基因的CRC细胞与TAMs共培养后对细胞的增殖和迁移的影响。8.选用BALB/c裸鼠和NOD-SCID免疫缺陷小鼠来构建皮下成瘤和尾静脉肺转移模型后通过免疫组化与免疫荧光共染等实验观察蛋白内源性改变对CRC细胞体外增殖和转移能力的影响。结果:1.对CRC原发瘤和肺转移瘤标本进行转录组测序共筛选出30个差异基因,其中包括 Vimentin,EPCAM,MMP3,MMP10,CDH1 以及 SNAI1 在内的多个基因参与EMT的过程并发挥着关键作用。除此之外,趋化因子配体（如CXCL3,CXCL2,CXCL8,CXCL1及CCL20）等免疫相关指标也存在明显的表达差异。通过富集分析,发现肺转移瘤不但富集在EMT增殖相关通路,并且与免疫微环境以及趋化因子相关通路明显相关。2.WGCNA的方法对CRC原发瘤和肺转移瘤标本的转录组测序数据进行分析,发现CXCL2是肺转移瘤的重要核心基因。3.分析公共数据库的转录组数据发现,相较于CRC原发瘤,在肺转移瘤中CXCL2的表达增高,而相较于CRC原发瘤的癌旁组织,在CRC原发瘤中CXCL2的表达增高。4.CIBERSORT反卷积算法计算对CRC原发瘤和肺转移瘤标本的转录组测序数据和公共数据库的转录组数据分析发现,相对于CRC原发瘤,M2型巨噬细胞在肺转移瘤中所占比例显著升高。5.免疫组织化学染色检测EMT标志物（E-cadherin和Vimentin）、M2型巨噬细胞表面标志物（CD163）、Snail和CXCL2在CRC肺转移患者组织中的表达发现:相较于CRC原发瘤,Vimentin、CXCL2、CD163、Snail在肺转移瘤中高表达,E-cadherin在肺转移瘤中低表达。除此之外,我们发现,与CRC未发生远处转移的原发瘤组织相比,Snail在CRC肺转移患者的原发瘤组织中表达增高。6.体外细胞实验发现,虽然过表达Snail能够增加DLD-1和RKO CRC细胞株的增殖和迁移,但明显低于其与TAMs共培养后的迁移和增殖。7.体外细胞实验发现,Snail能够促进DLD-1和RKO CRC细胞株Vimentin和CXCL2的表达,降低E-cadherin的表达,而过表达Snail的DLD-1和RKO CRC细胞株与TAMs共培养并不增加CXCL2的表达。8.体内裸鼠皮下成瘤实验发现,过表达Snail促进了 CRC细胞对裸鼠的皮下成瘤能力,并且能够促进Vimentin、CXCL2、CD163和Ki67的表达升高,使E-cadherin的表达降低。9.构建Snail敲低或过表达与CXCL2敲低或过表达的CRC细胞株,通过体外细胞实验和体内构建皮下成瘤及尾静脉肺转移模型来进一步实验发现,与Snail相比,CXCL2是直接促进CRC细胞迁移和增殖,促进Vimentin、CD163和Ki67的表达升高,使E-cadherin的表达降低,促进肿瘤生长和肺转移的主要因素。结论:CXCL2在介导TAMs与CRC癌细胞相互作用的网络中具有一定的调控作用。在这一过程中,是由于Snail诱导CRC细胞发生了 EMT后,使获得了间充质表型的CRC细胞分泌出CXCL2来介导TAMs的浸润,从而促进CRC肺转移,这一发现可能为结直肠癌肺转移提供新的治疗靶点。