國自然劃重點：紅透半邊天的EMT機制研究及相關通路

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在歷年的國自然資助中，腫瘤研究一直是大佬；而在腫瘤研究中，腫瘤轉移的研究就是大佬中的大佬。當然，即便光是腫瘤轉移的過程，也是一個涉及了多種機制的複雜過程。所以，我們只能劃重點的講。

在腫瘤轉移過程中，原發腫瘤的局部侵襲僅僅影響到周圍的組織，尤其是基質細胞，脫落的腫瘤細胞通過內滲的方式進入循環系統，進入循環系統的腫瘤細胞要在流動的環境下生存。循環系統內的腫瘤細胞又會通過外滲的方式遷移出循環系統，進入遠處轉移的組織內，形成微小的轉移克隆，再通過增殖形成可見的轉移灶。

這裡面研究的最多的機制就是上皮間質轉化（EMT），檢索下2017年EMT的資助情況，醫學部資助了近40個相關面上項目。而醫學七處，也就是腫瘤領域的資助有22項，佔了50%以上。比如：

• HOP/HSP90 複合物介導轉錄因子Snail核轉位促進胃癌EMT的分子機制
• AIBP通過HIF1-a介導的EMT抑制肝細胞癌侵襲轉移的研究
• ING4/miR-940/Snail1途徑調控結直腸癌EMT和轉移的作用及機制
• MTDH通過Wnt/β-catenin和Wnt/PCP通路協同介導舌癌細胞EMT促進侵襲轉移的分子機制研究

關於EMT

EMT最早是在胚胎髮育中發現的一個現象，在成體的表皮細胞受到損傷之後，也會出現相應的EMT現象。但在腫瘤細胞的發生髮展過程中，也會通過EMT，使腫瘤細胞丟失了部分上皮細胞的特性，來獲得一些間質細胞的特性，也讓腫瘤細胞獲得了更強的侵襲和脫離能力。

在不同組織中、在腫瘤細胞不同的惡性條件下、不同的細胞內外通路中，EMT的作用機制都是有差別的。在EMT的發生過程中，上皮細胞極性喪失，與周圍細胞和基質細胞的接觸減少，細胞間的相互作用減少，細胞遷移和運動能力增強。

同時細胞表型發生改變，喪失上皮表型，如角蛋白絲、E-cadherin，E-cadherin水平下降可以導致細胞的粘附力降低，使細胞獲得易於侵襲和轉移的特性，E-cadherin表達的丟失已經被認為是EMT最顯著的特徵。同時細胞獲得間質表型，如Vimentin，N-cadherin等表達升高。

總結下就是，EMT的過程是由一系列的相關轉錄因子進行調控：

表達減少：E-cadherin，Cytokeratin，ZO-1；

表達增多：N-cadherin，Vinmentin，Snail1，Snail2，Twist，MMP-2，MMP-3，MMP-9，Zeb1；

活性增加：ILK，Rho。

其中研究最多的是Snail和Twist，早在2015年的一篇Nature論文中，通過基因敲除胰腺癌小鼠模型中的Twist和Snail之後，發現對於腫瘤細胞的轉移幾乎沒有影響。但到了2017年，又有研究發現，敲除了Zeb1後顯著的影響了癌細胞的侵襲和轉移。這兩項相反的研究成果也在一定程度上證實了EMT的作用機制很可能與腫瘤類型相關。

其他EMT轉錄因子，例如Zeb2等雖然也有一些研究報道，但在腫瘤轉移中的作用仍然不夠明確，如果想深入研究腫瘤轉移的機制，可以考慮上述非常見的EMT轉錄因子。

參與EMT的常見信號通路

由於EMT涉及的信號通路眾多，只能介紹幾種影響最大的通路：TGF-β信號通路、Wnt信號通路、Notch信號通路，都是些老朋友了。

1.TGF-β信號通路

TGF-β被認為是在發育過程、癌症以及其他病理狀態下誘導EMT最重要的因子。在一些體外培養的上皮細胞系中，單純的TGF-β刺激就可以誘發EMT。在TGF-β信號介導EMT可以通過經典的Smad通路實現，也可以通過非Smad通路發生。

在經典的smad通路中，TGF-β信號將通過一個四聚體複合物I型和II型受體（TbRI和TbRII）激活Smad2和Smad3，並與Smad4結合。而Smad複合物將轉移到細胞核內與轉錄因子一起介導靶基因的抑制或激活。同時，Smad複合物也可以在細胞核誘導miRNA的表達，從而抑制上皮細胞的標誌性蛋白表達，促進間充質細胞特性的蛋白表達，從而促進EMT。

在TGF-β信號介導的非Smad信號通路中，它可以激活PI3K-AKT-mTOR信號進行轉錄調控，而活化的AKT也可以通過抑制核糖核蛋白E1（hnrnpe1）進行轉錄調控從而達到觸發EMT的效果。

另一方面，TGF-β將通過調控細胞骨架的變化，調節Rho GTPase使其泛素化和降解，從而降低細胞間的緊密連接。TGF-β同時也可以調控RhoA的活性，促進Rho相關激酶（ROCK）和磷酸化肌球蛋白輕鏈（MLC）對LIM激酶（LIMK）激活從而抑制cofilin。

Rac和Cdc42也參與了TGF-b信號介導的非Smad信號通路，TGF-β刺激導致的細胞骨架的變化通過p21活化激酶1（PAK1）和直接的片狀偽足和絲狀偽足的形成。這些都是已報道過的TGF-β介導的非Smad信號通路。TGF-β還能影響其它多個EMT觸發信號途徑的活性，比如Notch、Wnt以及整聯蛋白信號通路等。

國自然相關資助：

? 人附睾蛋白4（HE4）調控TGF-β表達介導上皮間質轉化（EMT）促進肺癌轉移的分子機制及臨床意義

? 長鏈非編碼RNA LINC01198在TGF-β 誘導的食管癌細胞上皮間質轉化中的作用及分子調控機制

? TGFβ信號-OVOL2雙負反饋環在乳腺癌上皮-間質轉化（EMT）中的作用機制

2.Wnt信號通路

Wnt信號通路不僅在胚胎髮育中發揮了一定的作用，而且與許多人類腫瘤的發生髮展也有密切聯繫。例如在乳腺癌、大腸癌、肺癌、前列腺癌、黑色素瘤中均發現Wnt的過量表達。

當Wnt與其受體捲曲蛋白（Frz）結合後，Frz作用於胞質內蓬亂蛋白（Dsh），該蛋白能夠抑制GSK-3β的活性，阻斷β-catenin的降解途徑，使β-catenin在細胞質中蓄積，並進入細胞核，與T細胞因子（TCF/LEF）相互作用，激活下游靶基因（如 c-myc，cyclinD1，WISP等）的轉錄。

其中，c-myc能夠誘導哺乳動物上皮細胞形態變化，增強細胞的非錨定依賴生長能力；而WISP與結腸癌的發生具有一定的聯繫。因此，這些基因的活化能夠促進EMT的發生，啟動腫瘤生長和轉移程序。

Wnt與其他信號通路相互整合，促進EMT的發生髮展過程。RTK/Ras/MAPK通路中的MAPK 和PI3K/ILK/PKB通路中的PKB均具有抑制GSK-3β活性的功能，GSK-3β的活性受到抑制時，其對轉錄因子Snail的磷酸化作用減弱，導致Snail的降解途徑被阻斷，在細胞核內的蓄積增加。因此這兩條通路能夠與Wnt信號通路共同作用於GSK-3β，上調Snail的水平，進而降低E-cadherin的表達，促進EMT的發生和腫瘤轉移。

國自然相關資助：

? Trop2激活β-catenin通過Wnt信號通路促進胃癌EMT和侵襲轉移

3.Notch信號通路

Notch信號通路在腫瘤發展中發揮了重要的作用。Notch信號通路主要由Notch、Notch配體和CSL等組成。Notch配體Jagged1活化後，與相鄰細胞的Notch結合，Notch被蛋白酶體切割，釋放出具有核定位信號的胞質區ICN，ICN進入細胞核與CLS結合，調控基因表達。

人類許多腫瘤，如宮頸癌、頭頸腫瘤、子宮內膜癌、腎癌、乳腺癌、黑色素瘤等，均發現Norch受體的異常表達。在大多數腫瘤細胞中，Norch具有促進腫瘤發展的作用。不過單獨的Norch通路不足以作為有效的癌基因，因此，Norch通路更像是個輔助，必須同其他致癌通路協同作用才能導致細胞轉化，誘導EMT過程。

國自然相關資助：

? 在肺纖維化中虎杖通過靶向結合ELA2削弱Notch剪切抑制Notch信號通路介導肺泡上皮細胞EMT的分子機制研究

? miR-224靶向Notch-1/Jagged-1途徑介導胰腺粘液性囊腺癌細胞EMT的作用機制研究

? Notch3通過上調GSK3β介導Snail降解抑制乳腺癌EMT分子機制及其增強化療敏感性的研究

4.EMT研究方向指南

上面介紹的都是經過科研人員的大量努力，給大家呈現的EMT背後的一些分子機制，也證明了它們對於臨床腫瘤患者的重要意義，但是要根據EMT機制開發出相應有效的抗癌療法，還有很多問題需要科研工作者解決。在今後申請國自然的時候也可以針對以下未解決的問題進行實驗設計。

1、由於EMT機制極其複雜，在不同的腫瘤中，沒有一種靠譜的方法可以預測到底是那種關鍵轉錄因子在發揮作用。是否能夠在今後的研究中找到一種靠譜的研究方式，這對於EMT的研究將有重大的推動作用；

2、細胞內和細胞外的多種不同信號通路是如何協同作用在腫瘤細胞上的，並且激活了腫瘤細胞發生了EMT現象；

3、雖然已經知道EMT對腫瘤細胞的轉移是非常重要的，但腫瘤轉移是一個多步驟的階段，那在不同階段EMT所起的作用是一樣的嗎？如果不一樣，那EMT在不同的腫瘤、轉移的不同階段中，作用有哪些不同，也不清楚；

4、不同組織來源的正常細胞的分化能力對於腫瘤細胞內EMT的激活，以及EMT過程中不同轉錄因子的表達是否有重大的影響；

5、EMT過程中包含很多轉錄因子，這些轉錄因子在不同的腫瘤類型中是如何相互協作，介導腫瘤細胞發生EMT現象的；

6、原發灶的腫瘤細胞內發生的T細胞突變是否可以影響EMT的發生和表達；

7、細胞內和細胞外的信號通路如何調控腫瘤細胞內已經發生的EMT現象。