CDH17通过LGR5/Wnt/β-catenin/SLC38A5轴调控结直肠癌干细胞特性与化疗耐药性的机制研究

本研究针对转移性结直肠癌（CRC）中癌症干细胞（CSCs）的耐药性和转移机制，揭示了组织特异性钙黏蛋白CDH17通过调控LGR5表达抑制Wnt/β-catenin信号通路，进而下调MYC靶基因（如SLC38A5）的关键作用。研究人员通过基因沉默、抗体阻断和药物干预实验，证实CDH17缺失可增强癌细胞对5-FU和伊立替康的敏感性，并首次提出SLC38A5抑制剂阿米洛利可显著抑制肝转移。该研究为靶向CDH17-LGR5-SLC38A5轴的联合治疗策略提供了理论依据。

　　

在结直肠癌（CRC）的治疗困境中，癌症干细胞（CSCs）的耐药性和转移能力是导致治疗失败的主要原因。这类细胞通过Wnt/β-catenin等通路维持自我更新能力，而钙黏蛋白家族成员CDH17在晚期CRC中异常高表达的现象引起了研究者关注。然而，这种组织特异性黏附分子如何调控干细胞特性及其与化疗耐药的关系仍是未解之谜。

西班牙国家癌症研究中心（CNIO）的Ruben A. Bartolome团队在《Cell Death and Disease》发表的研究，首次系统阐明了CDH17通过LGR5/Wnt/β-catenin/SLC38A5轴调控CRC干细胞特性的分子机制。研究人员采用三种不同分子亚型（CMS1/3/4）的转移性CRC细胞系（KM12SM、HT29、SW620），通过shRNA稳定沉默CDH17并结合转录组分析发现：CDH17缺失导致肠道干细胞标志物LGR5表达量骤降至对照组的7%（p<6.4×10^-7），同时Wnt通路关键抑制因子GSK3β表达增加3.05倍。这种调控依赖于CDH17与α₂β₁整合素的相互作用——使用阻断抗体6.6.1处理可重现LGR5下调效应，且LGR5沉默会反馈性上调CDH17表达形成调控环路。

研究团队运用以下关键技术：

1. 跨组学分析：基于微阵列的转录组测序结合KEGG/GSEA通路富集，发现CDH17沉默显著抑制MYC靶基因集（FDR<0.001）
2. 功能验证：TOP/FOP荧光素酶报告系统证实LGR5（而非LGR6）是Wnt通路激活的关键介质
3. 临床关联：利用TCGA数据库证实SLC38A5高表达与CRC患者不良预后显著相关（HR=1.44, p=0.013）
4. 体内模型：通过脾脏注射GFP-Luc标记的KM12SM细胞建立肝转移模型，阿米洛利治疗组小鼠生存期延长50%

基因表达谱分析揭示核心调控网络
CDH17沉默导致KM12SM细胞中2007个基因下调，包括ABC转运体（ABCC2下调74%）和谷氨酰胺转运体SLC38A5（下调99%）。GSEA分析显示"MYC靶基因"和"G2/M检查点"通路显著抑制，而EMT相关基因（SNAI1上调3倍）反常升高。

LGR5-Wnt-MYC轴的作用机制
通过siRNA特异性沉默实验证实，LGR5（而非LGR6）是CDH17调控Wnt通路的关键介质。LGR5沉默可重现CDH17缺失的表型：β-catenin核转位减少，干细胞标志物EPHB2和CD133表达降低。值得注意的是，Wnt抑制剂ICG-001处理不影响LGR5表达，证实其位于Wnt通路上游。

SLC38A5介导的化疗增敏效应
双沉默实验显示，CDH17和SLC38A5共同缺失才能使癌细胞对5-FU敏感性提高3.2倍（p<0.001）。阿米洛利（20μM）通过抑制SLC38A5膜定位，与化疗药物产生协同效应（协同指数1.47-1.65）。

动物模型验证治疗潜力
在转移模型中，阿米洛利治疗使小鼠肝脏荧光信号降低82%（p<0.001），其机制涉及：①减少循环肿瘤细胞在肝脏的定植 ②增强失巢凋亡敏感性 ③破坏谷氨酰胺代谢依赖。

这项研究创新性地揭示了CDH17作为CRC干细胞维持因子的双重作用：既通过LGR5-Wnt-MYC轴维持干细胞特性，又通过SLC38A5介导代谢重编程促进耐药。临床转化方面，研究不仅验证了抗CDH17抗体6.6.1的治疗潜力，还首次将降压药阿米洛利重新定位为CRC转移抑制剂。该发现为克服CRC干细胞耐药提供了CDH17-LGR5-SLC38A5这一可干预靶点组合，尤其对CMS1型（免疫型）和CMS3型（代谢型）CRC具有重要治疗意义。