乳腺癌是女性群体中最常见的恶性肿瘤类型,每年新增病例数与死亡病例数均排在第一位。乳腺癌干细胞是存在于乳腺肿瘤组织中具有维持自我更新和分化的亚细胞群,是导致乳腺癌患者对化疗耐受、复发与远端转移的最主要原因。信号诱导的增殖相关蛋白1（signal-induced proliferation-associated protein 1,SIPA1）,是小G蛋白家族成员之一,在细胞中除了发挥催化活性Rap1蛋白失活的功能外,已有报道表明SIPA1能够对参与淋巴瘤、前列腺癌、乳腺癌等恶性肿瘤细胞转移与复发过程进行调控。针对SIPA1蛋白是否参与乳腺癌细胞的耐药和复发问题,本论文利用乳腺癌患者临床数据、超过5年的随访记录及组织样本芯片,通过免疫组织化学染色和生存分析,发现SIPA1蛋白表达水平与乳腺癌的转移与复发显著正相关,SIPA1蛋白高表达的患者5年生存率更低,预后更差。为了阐明SIPA1蛋白如何导致乳腺癌患者治疗失败、复发转移的机制,本论文使用了SIPA1蛋白表达水平有差异的乳腺癌细胞系MDA-MB-231、BT-549与MCF7及其衍生的敲低或过表达SIPA1的细胞系进行后续研究。在比较这些细胞系的肿瘤干细胞特征后发现,相比于SIPA1蛋白低表达的细胞,SIPA1蛋白高表达的细胞在鲑鱼纤维蛋白原凝胶中成球能力更强,对蒽环类化疗药物敏感性更低,表现出更强的肿瘤干细胞特征。这些结果表明SIPA1蛋白能增强乳腺癌细胞干性特征,使得SIPA1蛋白高表达的乳腺癌患者预后更差。为了探究SIPA1蛋白如何调控乳腺癌细胞干性特征,本论文在MDA-MB-231中进行了SIPA1蛋白的染色质免疫共沉淀,获得大量与SIPA1结合的候选基因。通过对候选基因进行聚类分析与交集分析,发现SIPA1蛋白可能与乳腺癌干细胞标志分子CD44基因存在相互作用。此相互作用通过染色质免疫共沉淀得到确认,并发现SIPA1蛋白能够结合CD44基因启动子区域。进一步采用荧光素酶报告基因实验发现SIPA1蛋白能够增强CD44基因的转录活性。接下来利用Western blot、荧光免疫染色与流式细胞术等方法,证实SIPA1蛋白高表达不仅能够促进乳腺癌细胞中CD44蛋白表达,而且表达的CD44蛋白能够定位到细胞膜。此外,通过q RT-PCR检测MDA-MB-231、BT-549和MCF7及其衍生的敲低或过表达SIPA1细胞系中干性相关转录因子OCT4、NANOG、POU5F1与BMI1的m RNA水平,发现SIPA1蛋白能促进这些转录因子的表达。接下来在这些细胞系中通过对调控乳腺癌干细胞信号通路中关键分子的检测表明SIPA1蛋白提升了TGF-β通路中SMAD3的m RNA水平。体内裸鼠成瘤实验发现,相比MDA-MB-231细胞,敲低SIPA1表达的MDA-MB-231/shSIPA1细胞致瘤能力减弱。将成瘤的肿瘤细胞分离出来后检测到MDA-MB-231/shSIPA1细胞中CD44、SMAD3以及转录因子等干细胞特性相关分子的m RNA水平也更低。以上结果表明SIPA1蛋白可以在体内与体外通过上调乳腺癌干细胞标志分子CD44的表达和激活SMAD3介导的信号通路增强乳腺癌细胞的干性特征。为了进一步解析SMAD3介导的信号通路对SIPA1高表达乳腺癌细胞耐药性的调控,本论文使用了已报道可抑制TGF-β通路活性的SMAD3特异性抑制剂（specific inhibitor of SMAD3,SIS3）。用3μM SIS3处理SIPA1高表达的乳腺癌细胞MDAMB-231、BT-549和MCF7/SIPA1后,发现细胞的成球能力降低,对化疗药物的敏感性增加,干性相关转录因子的m RNA水平降低。在经过5天成球培养的MDA-MB-231细胞中加入SIS3处理后,细胞球的生长停滞;而加入化疗药物表阿霉素共处理后,细胞球发生解离,原本对表阿霉素表现出耐受的SIPA1高表达乳腺癌细胞更容易被表阿霉素杀死。以上结果表明SIS3能改善SIPA1高表达的乳腺癌干细胞对表阿霉素的耐药性。综上所述,本研究揭示了SIPA1通过增加CD44与SMAD2/3的表达来促进和维持乳腺癌细胞的干性特征,导致乳腺癌患者治疗失败、复发转移;而阻断SMAD3的磷酸化可以抑制SIPA1高表达的乳腺癌细胞的干性,提高表达乳腺癌细胞化疗敏感性,为提高乳腺癌治疗效果提供了新方案。