微环境是肿瘤组织的重要组成部分。越来越多的证据已经表明微环境细胞浸润模式与患者的预后及临床治疗获益息息相关。在肠癌中,目前研究较成熟的微环境评价方式为Galon J提出的基于免疫组化染色的免疫评分模型。然而,这一评价方法仅观察了 CD3与CD8两个分子的表达,缺乏对肿瘤微环境中基质细胞浸润强度的评价。我们前期研究已发现,基质细胞的浸润影响肠癌患者的预后及化疗获益。因此,本研究的目的是:(1)构建可用于评估肠癌患者微环境基质浸润强度的新型评分模型;(2)探讨新型评分模型在预测预后以及治疗获益中的作用;(3)基于CRISPR文库筛选探索联系基质浸润与化疗耐药的分子机制。取得的主要结果如下:1.建立新型肠癌患者肿瘤微环境全景分型。基于GEO数据库肠癌芯片的基因表达谱解析微环境浸润数据,运用无监督层次聚类分析发现肠癌患者存在三种微环境分型(TMECS1,TMECS2,TMECS3)。不同分型间患者的复发与死亡风险存在显著差异。此外,三种分型中仅有TMECS3患者可从辅助化疗中显著获益。2.基质浸润强度评分(SIIS)模型可预测非转移型肠癌患者预后及化疗获益。以新型微环境分型为目标特征,运用自抽样、LASSO回归等方法,构建由30个特征基因组成的评分模型(SIIS)。GEO及TCGA患者队列分析均显示SIIS模型是识别基质细胞高度浸润的肠癌患者的有力工具。同时,SIIS模型不仅可预测非转移性肠癌患者的预后,也可鉴别能从辅助化疗中获益的肠癌患者。3.SIIS模型在实体瘤泛癌队列中具有普适性。运用TCGA泛癌基因表达谱计算相应患者的SIIS得分,发现高SIIS评分在多种实体瘤中均预示着基质细胞的高度浸润以及多种化疗药物IC50的显著升高。4.SIIS模型可预测免疫检查点抑制剂治疗疗效。通过获取免疫治疗公开队列表达谱数据并计算相应患者的SIIS得分,发现SIIS评分在免疫驱逐型、免疫荒漠型及免疫炎症型患者中的分布依次降低。SIIS低评分患者的免疫检查点抑制剂治疗反应率较高评分者显著增加。5.SIIS模型可预测晚期肠癌患者贝伐珠单抗获益。针对我科11名接受mFOLFOX6联合或不联合贝伐珠单抗治疗的转移性肠癌患者的治疗疗效及肝转移灶表达谱数据的回顾性分析显示,SIIS评分高低与贝伐珠单抗治疗应答率之间存在相关性。高评分患者不易发生应答。6.GPX3与PRICKLE2是介导高SIIS评分肠癌患者化疗耐药的核心基因。通过联合CRISPR激活文库筛选及多元线性回归分析,我们挖掘出GPX3及PRICKLE2这两个介导高SIIS评分肠癌患者化疗耐药的核心基因。PRICKLE2参与的WNT/PCP通路与SIIS评分显著正相关。体外联用Rho激酶抑制剂靶向WNT/PCP通路可显著提高奥沙利铂及5-FU的药物敏感性。