中文摘要：

我国大肠癌术后复发转移的治疗手段有限，靶向治疗的有效率不到20%，因此有必要发现靶向治疗的新的分子靶点。L-精氨酸是肿瘤生长必需的氨基酸，本研究组发现了大肠癌组织蓄积L-精氨酸，并特异性地高表达负责L-精氨酸摄入的转运蛋白CAT-1。推测CAT-1在维持大肠癌细胞生长中起关键作用，因此可能是治疗大肠癌理想的新靶点。本研究拟通过定量PCR、蛋白印迹试验和免疫组化测定CAT-1等精氨酸转运蛋白和代谢酶在大肠癌与正常大肠组织中的表达，进一步明确大肠癌组织CAT-1表达的特异性及精氨酸代谢的特点和规律；其次采用人大肠癌细胞株，观察多胺等对CAT-1表达的调节作用，及过表达或下调CAT-1对细胞生长的影响，阐明大肠癌细胞CAT-1表达的调节和意义；最后观察用单克隆抗体靶向CAT-1对大肠癌细胞的生长和转移的影响，明确靶向CAT-1抑制大肠癌的作用。本研究将为开发靶向CAT-1治疗大肠癌提供实验依据。

结论摘要：

本课题组在以前建立测定方法，发现大肠癌患者L-精氨酸降低，而癌组织中L-精氨酸以及L-瓜氨酸蓄积的基础上，进一步研究了大肠癌肿瘤微环境中L-精氨酸蓄积的分子机理及其意义。在自然基金的小额资助下，我们集中研究了大肠癌细胞摄入精氨酸的氨基酸转运蛋白的表达情况。细胞摄取L-精氨酸主要是通过阳离子氨基酸转运蛋白（cationic amino acid transporters， CATs）,其成员有SLC7A1／CAT-1，SLC7A2／CAT-2，SLC7A3／CAT-3，SLC7A4／CAT-4，其中CAT-2有两个亚型，即CAT-2A及CAT-2B。CAT-3和CAT-4在很多方面尚不清楚。为此，我们建立了定量PCR的方法集中检测了CATs各亚单位在大肠癌组织中的表达，初步发现与正常大肠组织相比，大部分癌组织高表达CAT-1，而其他CAT基因的表达并没有同样的规律。因此，高表达的CAT-1可能在大肠癌细胞有相对的特异性。癌组织高表达CAT-1的结果已经在蛋白水平上得到证实。在大肠癌的组织芯片上，我们发现绝大多数大肠癌组织高表达CAT-1（结果已在投稿中，见工作基础）。生物信息学的研究结果也提示CAT-1表达的组织特异性。CAT-1主要是高度表达在大肠癌、红细胞性白血病细胞、干细胞及内皮细胞等少数几种细胞。因此，我们认为CAT-1可能是大肠癌治疗的一个独特的靶点。我们在进一步的体外研究中证实，大肠癌细胞（株）高表达CAT-1。在体外培养的实验中，我们成功地应用小干扰RNA下调了大肠癌细胞的CAT-1表达，并观察到下调CAT-1后大肠癌细胞死亡和凋亡数明显增加，细胞生长明显减弱。另外，文献报道很多肿瘤，如肾癌，肝癌，胰腺癌和前列腺癌等细胞内合成精氨酸的酶,精氨酸琥珀酸盐合成酶(argininosuccinate synthetase, ASS)缺陷。这些肿瘤细胞的生长对精氨酸有依赖性。因此，近年来试图应用精氨酸分解酶去除肿瘤组织和血液的精氨酸，来抑制肿瘤生长。我们在大肠癌分子病理的研究发现，大肠癌细胞非但没有ASS缺陷，反而高表达ASS。因此，我们认为去除精氨酸治疗大肠癌的策略有待探讨，而靶向CAT-1可能是有真实临床意义的治疗方案。我们的研究结果表明，有必要进一步弄清CAT-1在大肠癌中的特异性和敏感性，并探讨基于CAT-1的分子诊断和靶向治疗的可行性。