目的:结直肠癌是严重危害人类健康的消化道恶性肿瘤,其发病率和死亡率都高居全世界恶性肿瘤的前三位。研究表明,DNA启动子异常甲基化导致的基因表达沉默及其功能改变与结直肠癌的发生发展、免疫逃逸及复发转移密切相关。课题组前期通过全基因组甲基化测序方法筛选出囊性纤维化跨膜传导调节因子(Cystic fibrosis transmmembrane conductance regulator,CFTR)的特异性甲基化与结直肠癌淋巴结转移相关,本研究着眼探讨其在结直肠原发癌和淋巴结转移癌中的甲基化水平及其功能。方法:(1)采用全基因组甲基化测序技术对山东大学附属千佛山医院病理科保存的12例结直肠原发癌组织及其对应的淋巴结转移癌组织和正常肠黏膜组织(距原发癌边缘>5cm)进行测序,筛选结果中组间甲基化水平差异倍数Log2FC>|1|且P<0.05的甲基化差异基因;(2)收集70例结直肠癌石蜡组织样本(包括12例测序所用样本)利用甲基化特异性PCR(methylation-specific PCR,MSP)验证候选基因CFTR启动子甲基化状态,并分析其与临床病理特征的关系;(3)运用免疫组织化学方法(Immunohistochemistry,IHC)检测结直肠癌组织及其对应的正常肠粘膜组织中CFTR蛋白表达情况;(4)通过MSP和qRT-PCR(Quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)探究 CFTR基因甲基化状态与其mRNA表达水平的相关性;(5)采用MTT、克隆形成实验及Transwell实验检测CFTR基因在结直肠癌细胞系中的功能状态。结果:(1)全基因组甲基化测序结果显示,CFTR基因在原发癌组织及淋巴结转移癌组织中甲基化水平均高于正常肠黏膜组织,P=0.004,Log2FC=4.41;(2)MSP验证实验结果显示,70例结直肠癌组织中CFTR启动子甲基化频率为62.2%(45/70),高于正常肠黏膜组织的41.4%(29/70),差异有统计学意义(χ2=7.338,P<0.01);结合患者临床数据分析得出,CFTR甲基化与年龄、分化程度及淋巴结转移密切相关(P<0.05);(3)CFTR蛋白在正常肠粘膜和结直肠癌组织中的阳性表达率分别为62.9%(44/70)和45.7%(32/70),差异有统计学意义(χ2=4.145,P<0.05);(4)结直肠癌中CFTR基因甲基化与其mRNA表达呈负相关,χ2=4.227,P<0.05;(5)MTT、克隆形成和Transwell实验结果显示,过表达CFTR基因后CRC细胞系的增殖、迁移和侵袭能力显著减弱。结论:(1)CFTR基因在人结直肠癌组织中频繁发生甲基化,CFTR甲基化与结直肠癌的淋巴结转移、分化程度和患者的年龄有关。(2)CFTR基因在结直肠癌组织和细胞系中的表达受其甲基化的调控。(3)过表达CFTR基因可抑制结直肠癌细胞系的增殖、迁移和侵袭能力,表明CFTR基因在人结直肠癌中发挥抑癌基因的功能。