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基因芯片是常用的高能量基因表达检测方法,借助基因芯片表达谱,可以从mRNA水平探讨生物生理、病理变化的基因及基因网络的精密调控。本文从基因振荡角度出发,以肠组织芯片为样本,筛选随年龄进程过程中振荡异常变化的基因,并探讨这些基因在肠癌发生发展中的作用及调控机制。对健康肠组织芯片数据集(GSE7821)进行分析发现,基因表达随年龄进程显著振荡。以24岁样本为研究对象,有2356条基因探针随年龄振荡表达,153条基因探针较其它年龄组显著上调,1968(1396+324+248)条基因探针显著下调。基因功能聚类表明,转录因子(STAT6, SOX4, SKI, Rest, TFCP2L1, SMARCAl/4, RUNX3等),细胞因子(IL-8, IL-33)及核受体(RARa)显著上调,SP1, MCM4, P53显著下调。STAT6和SOX4随年龄进程呈协同振荡。进一步在结肠癌数据集(GSE8671)中分析这些基因的表达量,结果表明腺瘤组织中上调表达的基因有：STAT6, SKIL,SOX9,SOX4, SP1,IL-8,IL-33,MCM4;而RUNX3, RUNX2等在腺瘤组织中显著下调表达。IL-4/STAT6信号激活,IL-8, SOX4基因上调以及RUNX3基因下调均被报导与肿瘤的发生发展密切相关,但炎症因子IL-33是否与促肿瘤相关,并未见报导。体外IL-33对三种肠癌细胞株(SW480,SW620及RKO)进行处理,IL-4,IL-8及抗肿瘤药物DOX作为对照。CCK8细胞活性检测及划痕实验结果表明IL-4、IL-8及IL-33对细胞株SW480无显著的促增殖及迁移作用,但三者均可促进SW620细胞增殖及RKO细胞增殖,但只有IL-4显著促进SW620细胞迁移,而三者都可促进RKO细胞迁移。但RT-PCR, Q-PCR及Western Blot的结果表明,体外IL-33可诱导三个细胞株中STAT6及MCM4上调表达。进一步在RKO细胞内瞬时表达IL-33也可以诱导STAT6的上调表达。SW480是原位结直肠癌细胞,SW620是一年后转移的细胞,RKO是不同病人的细胞,但RKO细胞中THRB受体缺失。正常培养条件下,三个细胞株增殖/迁移的能力为：SW480<SW620<RKO。预示着RKO细胞可利用多种炎症因子信号促进迁移生长。炎症与癌症的关系密切,但关于炎症与癌症分子调控之间的cross-talking系统研究很少有报导。在三株具有不同增殖和迁移能力的细胞中进一步分析肠癌发生发展的微环境分子调控机制。RT-PCR, QPCR及结果表明：IL-4/STAT6信号在三个细胞株中均可被激活；IL-33及IL-8可在SW620及RKO细胞中诱导STAT6显著上调。SOX4在三个细胞株中均呈低表达。RUNX3,SKI,RARa在SW480的表达较高,而SW620及RKO细胞中表达较低。奇怪的是STAT6与SOX4的表达竟呈现拮抗,与健康芯片组织数据分析的结果不一致。通过多组芯片数据(GSE22081, GSE4225, GSE28117)分析结果也表明：当细胞超表达STAT6时,SOX4表达下调；当进行RNAi干扰STAT6表达时,SOX4上调表达。但两者究竟如何调控及是否存在相互作用仍未见报导。进一步构建STAT6的过表达和RNAi慢病毒表达载体,分别感染三种肠癌细胞获得稳定细胞株。RT-PCR, Q-PCR及Western Blot实验证明,STAT6对MCM4表达具有正调控的作用。STAT6过表达SOX4仍呈弱表达,但STAT6进行RNAi后,SOX4的mRNA及蛋白均微弱上调表达,与细胞芯片分析结果一致,即两者存在一个拮抗的关系。此外,通过CCK8检测细胞活性发现：组成型表达STAT6的SW620和RKO细胞,增殖速度更快；而STAT6被沉默后,细胞增殖缓慢,随培养时间延长及传代,细胞逐渐崩解、漂浮死亡。尤其是RKO细胞传到第三代,大部分细胞已经死亡。在SW480中,组成型表达STAT6或沉默STAT6对细胞增殖或凋亡影响不明显。Transwell实验表明：当SW620及RKO中过表达STAT6-ORF后,细胞的迁移能力显著增加,超表达STAT6的SW480细胞迁移力没有明显提高；STAT6-RNAi的RKO细胞后,细胞迁移的能力显著下降。再次证明,STAT6对具有迁移能力的细胞具有显著的促增殖和迁移作用。综上所述,通过健康双胞胎的肠组织表达谱芯片分析随年龄相关的振荡异常变化的基因,并探讨他们相互关系及在肠癌发生发展过程中的作用机制。关于器官衰老或疾病中基因的振荡及其作用机制,所知甚少,本文通过系统筛选肠组织相关振荡基因,填补肠器官衰老或疾病中基因振荡的研究空白,选题独特新颖；论文巧妙选取三种特异遗传背景的肠癌细胞,分析炎症因子与癌症的分子调控网络,首次发现IL-3对缺失THRB受体的RKO具有显著的促增殖及迁移作用；并提出STAT6和SOX4存在振荡或拮抗的可能作用模式,为为综合炎症及癌症的关系提供了理论依据,在研究思路和理论上具有较强的创新性。