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癌症是人类生命的最大威胁之一，研究癌症致病机理是当代生物学和医学研究的热门和前沿领域。肺癌是世界癌症相关死亡重要的类型，我国主要城市中肺癌发病率居各种恶性肿瘤的首位，死亡率已经超过世界平均水平。在美国，肺癌平均每年夺去150，000的生命(超过乳腺癌，前列腺癌和结直肠癌死亡人数的总合)。新发现的肺癌病人中，75％已经是肺癌晚期，医学认为存活期仅为10个月。肝癌是人类消化系统主要的肿瘤类型，而肝细胞肝癌(Hepatocellular carcinomas，HCC)是其中最主要的类型，也是世界上重要的恶性肿瘤之一。肝癌在中国的恶性肿瘤死亡序位已高居第二位，年死亡率为20-40/10万人。在美国，每年因HCC死亡的人数为14000人，占肿瘤相关死亡人数的第八位。大量患者(70-85％)由于年老或者其它疾病，预后非常差，而且化疗在HCC的治疗方面也作用甚微。Sonic Hedgehog(SHH)通路在胚胎发育、器官极性和细胞增殖过程中都起重要作用。作为胚胎发育过程中起到重要作用的信号通路，SHH信号通路已经被很清楚地证明，在成体组织中通过突变或者其他机制而被激活，从而在肿瘤发生中起到至关重要的作用。包括皮肤基底细胞癌，肺癌，胃癌，前列腺癌，结直肠癌，胰腺癌等。特异性抑制SHH通路活性可以抑制这些肿瘤细胞的增殖。本论文主要关注中国高发性肿瘤肝细胞肝癌和肺癌中SHH通路的情况。主要研究思路是：首先检查SHH通路靶基因以及主要作用分子的表达；然后寻找这种异常的通路活性是如何产生的；最后研究SHH通路在细胞功能，增殖等方面的作用，本研究的成果可为阐明肿瘤发病的机理提供新资料。对于肺癌中SHH通路的研究开始于1997年，并已有大量证据显示SHH通路在不同肺癌类型中存在不同类型的激活。但是关于其激活的机率还没有报道。本文第二部分通过原位杂交和免疫组化等技术，检测了肺癌中是否存在存在SHH通路的激活，发现在肺癌中仅有不超过10％的病例存在SHH靶基因的表达上调。在部分存在SHH异常激活的病例中，发现了通路负调控基因Su(fu)的表达缺失。结果表明，SHH的异常激活在肺癌中仅存在于一小部分病例中，并且这种激活可能由于SHH配体的过表达或者Su(fu)的功能缺失引起。本文首次报道了SHH通路中其他一些重要成员在肺癌中的表达情况。如通路受体之一Smoothened(SMO)，负调控基因Rab23，下游靶基因platelet=derived growth factor receptor alpha(PDGFRα)，hedgehog interacting protein(HIP)以及SHH启动子调控子hepatocyte nuclear factor 3-beta(HNF3β)。并且检测和分析了在皮肤基底细胞癌中存在获得功能型突变的SMO的第十外显子是否在肺癌中也存在突变，而产生了配体非依赖的通路活性。研究结果显示，虽然SHH通路在肺癌中的激活并不普遍，但是一些通路重要成员却存在高频率的过表达，包括SMO，Rab23以及PDGFRα，而通路抑制基因之一的HIP则在一些病例中表达下调。另外，本实验中，首次报道Rab23基因的核定位。结果暗示了SHH通路的激活方式可能在不同肿瘤类型中存在差异。并且，虽然通过PCR-SSCP检测发现较为普遍的SMO第十外显子出现异常条带，但是测序发现仅有一个病例存在杂和突变，显示出SMO的第十外显子突变在肺癌中可能不是引起通路激活的主要原因之一，但是在肿瘤病例中出现的异常SSCP条带仍然给了我们有趣的线索。综上所述，研究表明，虽然肺癌中SHH激活并非广泛存在，但许多SHH通路的分子在肺癌中广泛表达。文章第三部分首次报道SHH信号通路在HCC中高频率的激活。在115例癌症组织和44例癌旁组织中检测了SHH的表达，以及靶基因PTC1、Gli1的表达。在超过60％的HCC组织中存在SHH的表达，与之一致的是，超过50％的病例存在靶基因PTC1和Gli1的表达，显示了SHH活性在HCC中广泛存在。同时检测了HCC细胞系Hep3B中存在SHH激活，并且通路抑制剂KAAD-cyclopamine处理细胞，可以引起细胞凋亡以及生长抑制，而这种作用在转染了pCS2-Gli1表达载体的细胞中则被减弱。采用RNAi技术抑制Gli1活性，同样可以引起细胞凋亡，而在没有通路活性的HepG2细胞中，这些处理则没有影响。实验揭示了SHH通路在HCC的生长、增殖中起重要作用。SHH信号通路是很多的分子形成一个复杂的网络。作者也检测了其他通路分子的表达情况。结果除了显示出SMO的过表达，以及部分肿瘤也存在Rab23表达的上调，这种上调暗示虽然作为通路的负调控分子，Rab23可能同PTC1一样，也是通路的靶基因之一。与肺癌的情况相似，在HCC中也发现了Rab23的核定位。原位杂交结果还显示，HCC中没有PDGFRα的表达，这一结果暗示HCC中的SHH通路下游靶基因网络可能不同于其他肿瘤。通过PCR-SSCP检测同样也发现较为普遍的第十外显子出现异常条带。突变的结果把一个脯氨酸Pro变成了丝氨酸Ser，这是一个从非极性氨基酸，变成极性氨基酸的突变，这个突变有可能改变胞内区的结构域，从而引起蛋白功能的改变。但是在检测的十例组织中，仅有一例存在这种突变，也说明SMO第十外显子的突变可能不是引起HCC中SHH通路激活的原因。研究创新点：本论文的工作通过对大量肺癌病例的检测，首次研究了肺癌中SHH信号通路异常激活的机率。首次系统研究了SHH通路关键分子在肺癌中表达的情况。首次报道了在中国高发性肝细胞肝癌中有大量病例存在SHH信号通路异常激活的情况。并且，在细胞水平上，检测了SHH信号通路活性对HCC-Hep3B细胞的生长、增殖的作用，系统研究了SHH通路关键分子在肝癌中表达的情况。这一系列创新性研究成果必将有助于揭示肿瘤发生的分子机理。