上皮-间充质转化：信号、发育和疾病的新见解

摘要

定义上皮-间质转化（EMT）

历史上，上皮细胞和间充质细胞是根据其独特的视觉外观和多细胞结构的形态进行鉴定的(肖克和凯勒，2003年). 典型的上皮是一片细胞，通常只有一个细胞厚，单个上皮细胞以均匀的阵列相互毗邻。相邻上皮细胞之间有规则间隔的细胞-细胞连接和粘附将它们紧密结合在一起，并抑制单个细胞离开上皮单层的运动。内部粘附性使上皮片能够包围三维空间，并为其提供结构定义和机械刚性。上皮片本身是极化的，这意味着顶端和基底表面可能在视觉上不同，粘附在不同的基质上，或具有不同的功能。另一方面，间充质细胞通常既没有规则结构，也没有紧密的细胞内粘附。间充质细胞形成形状不规则、成分或密度不均匀的结构。与上皮细胞相比，间充质细胞之间的粘附性较弱，从而增加了迁移能力。与上皮细胞相比，间充质细胞的形状更为伸长，且具有前后前缘极性。与上皮不同，间充质的不规则结构不允许严格的拓扑特化。此外，间充质细胞迁移在机制上与上皮细胞迁移不同。上皮细胞以片状块的形式移动，而间充质细胞的迁移则更加动态。间充质细胞单独移动，可以留下部分尾部区域。Elizabeth Hay（马萨诸塞州波士顿哈佛大学），首次描述EMT(海伊，2005)，在EMT会议上阐明了胚胎发生（细微/受控）和肿瘤发生（侵袭性/非受控）中这种运动的基本差异，以定义不同的EMT机制。

将上皮细胞转化为间充质细胞需要改变形态学、细胞结构、粘附和迁移能力。EMT常用的分子标记包括N-钙粘蛋白和波形蛋白的表达增加，β-catenin的核定位，以及抑制E-cadherin生成的转录因子如蜗牛1（蜗牛）、蜗牛2（Slug）、Twist、EF1/ZEB1、SIP1/ZEB2和/或E47的生成增加。EMT的表型标记包括迁移能力和三维侵袭能力的增加，以及对失巢凋亡/凋亡的抵抗。常见EMT标记摘要列于表一重要的是，这些发育调节因子可以在非发育环境中诱导EMT，从而在癌症和纤维化中发挥重要作用。

EMT中的信号通路

会议的大部分内容都强调了调节或介导EMT的信号通路，重点关注已知通路的完善和扩展，同时也关注新调节器和新通路的发现(图1).

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图1。

EMT期间的信号事件。总结了会议中报告的主要信号事件。MMP-3对E-cadherin（黄色）的裂解导致通过活性氧激活蜗牛1。Snail1在细胞核中的定位由核输出基序和蛋白体降解基序的磷酸化控制，这两个基序都可被GSK-3β磷酸化。Snail1启动子中的ILK应答元件与PARP-1结合。MTA3-NuRD染色体重排复合物抑制了蜗牛1的表达，作用于激活的雌激素受体下游。Snail1、Twist或其他阻遏物对E-cadherin的抑制间接导致波形蛋白和其他间充质基因产物的表达，部分原因是β-catenin/Tcf–Lef1激活。FOX-C2和SIP1也可以直接激活间充质基因表达。β-catenin向细胞核的移位需要BCL9-2，BCL9-2本身可以诱导EMT。除非GSK-3β通过Wnt信号沉默，否则β-catenin的丰度由磷酸化依赖性蛋白体降解调节。已知TGF-β激活这一经典的Wnt途径，但TGF-β也通过SMAD-2的酪氨酸磷酸化直接激活Tcf–Lef1转录复合物。c-Met受体酪氨酸激酶通过Crk接头也刺激EMT。

Met受体酪氨酸激酶是最早发现的能够刺激上皮细胞散射的细胞表面受体之一。Met通过其配体肝细胞生长因子激活，促进体外多个细胞系的迁移，而培养的多囊性发育异常肾细胞的散射是一种经典的EMT分析。Morag Park（加拿大魁北克省蒙特利尔市麦吉尔大学）报告称，在小鼠乳腺肿瘤病毒启动子的控制下表达Met野生型或活性变体的转基因小鼠会发展为淋巴结和导管增生以及自发性乳腺肿瘤，尽管潜伏期较长（～1.5年）。Park认为Met与Her2/neu癌基因协同激活EMT，SH2和SH3衔接蛋白的Crk家族在Met介导的EMT中至关重要。Crk蛋白在人类乳腺肿瘤中高度表达，Park报告称，Crk的小干扰RNA（siRNA）消融抑制Met依赖性细胞迁移和EMT。

虽然Met受体介导的信号传导导致细胞散射，但尚未明确Met信号传导是否对EMT的一些效应器的表达或定位具有更持久的影响，例如E-cadherin和β-catenin。Walter Birchmeier（德国柏林Max Delbruck中心）最近的研究表明，Met还调节β-catenin的细胞内定位。β-连环素在EMT中具有双重作用；当与粘附连接处的钙粘蛋白复合体结合时，它可以增强细胞与细胞的粘附，并且在进入细胞核时，它还起到转录辅激活剂的作用(van Es等人，2003年). β-连环蛋白增强钙粘附素依赖性粘附的能力取决于β-连环素与α-连环素的结合以及α-连环蛋白与钙粘附素的结合(Chu等人，2004年). β-连环蛋白残基Y142的磷酸化阻止α-连环素相互作用，并增强β-连环素与BCL9-2的结合，BCL9-2是与黑腹果蝇无腿基因(Brembeck等人，2004年). β-连环蛋白与BCL9-2的相互作用增强了这两种蛋白的核积累，同时降低了钙粘蛋白介导的粘附并激活了连环蛋白靶基因的转录。异位BCL9-2表达足以在培养细胞中诱导EMT，而siRNA-介导的BCL9-2失活驱动了间充质-上皮细胞转化（MET）的逆转。Birchmeier报告称，Y142可以被Met酪氨酸激酶磷酸化，这表明存在EMT激活途径，Met通过增强BCL9-2相互作用诱导β-catenin核转位。这条途径令人满意地将这两个众所周知的EMT调节器连接起来。

有趣的是，Pez/PTPN14是一种酪氨酸磷酸酶，在大肠肿瘤中经常发生突变(Wang等人，2004年)诱导Snail1表达，也可以激活细胞迁移（Yeesim Khew-Goodall，Hanson Institute，Adelaide，Australia）。Pez可以使酪氨酸残基上的β-连环蛋白去磷酸化，调节其与粘附连接复合体的相互作用，这表明Pez突变通过阻止细胞质β-连环素-钙粘蛋白相互作用和增强其核转位而促进EMT。然而，研究表明，在MDCK和MDA-MB468细胞中Pez的过度表达足以引起EMT，斑马鱼中Pez基因敲除导致多种发育异常，包括异常色素沉着和颅面畸形。这些缺陷与缺乏Pez时的神经嵴EMT功能障碍大体一致。

Erik Thompson（澳大利亚墨尔本墨尔本大学）提供了有关EGF信号传导的癌症相关见解，他已确定EGF是人类乳腺癌中的一种新型EMT诱导剂，通过EGF减少E-cadherin和增加PMC42细胞中波形蛋白生成的能力来衡量。有趣的是，EMT可能影响某些癌症对EGF受体（EGFR）靶向治疗药物的反应。John Haley（OSI Pharmaceuticals，Melville，NY）提供的数据表明，非小细胞肺癌细胞株对埃洛替尼（一种EGFR靶向单克隆抗体）的敏感性与EGFR水平无关，而取决于其EMT状态，接受EMT的人表现出耐药性(汤姆森等人，2005年).

Mien-Chie Hung（德克萨斯大学医学博士安德森癌症中心，德克萨斯州休斯顿）提出了EGFR信号的一个有趣且新颖的方面，他报告称EGFR是一种跨膜受体酪氨酸激酶，与细胞核中的STAT3转录因子复合，并可从EGF反应性iNos启动子中免疫沉淀(Lo等人，2005a). 启动子复合EGFR在EMT中的作用尚不明确，但高核EGFR与乳腺癌预后不良相关(Lo等人，2005年b). 在细胞核的功能性启动子复合体中发现跨膜受体的观察是会议最令人惊讶的观察之一，描述膜受体进入细胞核并激活转录的拓扑和结构机制将非常有趣(Giri等人，2005年).

TGF-β是EMT的主要调节因子，与皮肤癌的发生有关(Zavadil和Bottinger，2005年). Jiri Zavadil（纽约大学医学院，纽约，NY）报道称，TGF-β通过对HEY1基因的Smad-3依赖性激活来激活EMT，HEY1基因是转录抑制因子分裂家族Hairy/Enhancer的成员。Zavadil使用广泛的基因表达谱来确定在EMT诱导中重要的HEY1靶点(Zavadil等人，2004年). 他报告了以下三种不同情况下EMT的特征：HaCaT人角质形成细胞EMT对TGF-β的反应、马兜铃酸肾病小鼠模型和人肾近端小管细胞。令人满意的是，其中一个目标是分离式2(DVL2）是一种通过抑制Notch、GSK3β和β-catenin的生成来调节EMT的基因。在所有三个系统中发现的另一个HEY1靶点是多梳家族组蛋白甲基转移酶EZH1/EZH2，这表明TGF-β激活的EMT可以通过结构组蛋白修饰来控制。其他TGF-β靶点包括整合素β4和α6。Richard Bates（马萨诸塞大学伍斯特分校，马萨诸塞州）报告称，整合素αvβ6在结肠癌发展过程中上调，并在转移样本中高度表达(贝茨，2005年).

Christopher Gebeshuber证明TGF-β诱导Smad-2酪氨酸磷酸化，TGF-α诱导的EMT在非磷酸化Smad-2突变体表达后被阻断，该突变体的表达抑制了转移形成。Gebeshuber还报告称，该突变体与Tcf–Lef1转录因子的相互作用能力降低。这表明Smad-2的酪氨酸磷酸化可能增强Tcf-Lef1相互作用，并刺激EMT和转移诱导。Ali Nawshad（内布拉斯加州大学林肯分校，NE）和Elizabeth Hay报告了TGF-β在小鼠腭上皮缝和肾近端小管细胞EMT中的类似非经典作用。他们报道Smad-2/4通过Tcf–Lef1抑制E-cadherin转录(Masszi等人，2004年;Nawshad等人，2005年).

TGF-β的功能之一是刺激ECM蛋白的表达。ECM蛋白启动EMT吗？Andre Menke（德国乌尔姆乌尔姆大学）表明，纤维化疾病期间沉积的细胞外胶原蛋白可能是EMT的始发者。Menke报告称，在I型胶原上培养的胰腺癌细胞株在细胞-细胞接触点聚集E-cadherin的能力降低，并且具有更像间充质的形态。Menke假设了一种EMT途径，胶原蛋白诱导FAK向钙粘蛋白黏附复合体的募集和β-连环蛋白的磷酸化。磷酸化的β-连环蛋白然后转移到细胞核，激活EMT靶基因。从概念上讲，这可能与米娜·比塞尔（Mina Bissell）描述机械力能力或细胞形状以启动EMT的工作类似。

调节蜗牛1

蜗牛1转录阻遏物是一个关键的EMT调节器(Barrallo-Gimeno和Nieto，2005年). 人们对汇集在蜗牛1生产、稳定性和细胞内定位上的信号通路非常感兴趣。Derek Radisky（佛罗里达州杰克逊维尔梅奥诊所）报道，基质金属蛋白酶-3（MMP-3）激活乳腺细胞中Snail1的产生。MMP-3在许多原发性乳腺肿瘤中表达，在转基因小鼠中诱导乳腺癌发生，并在小鼠乳腺细胞中引起体外EMT(Lochter等人，1997年;Sternlicht等人，1999年). Radisky报告称，MMP-3通过诱导Rac1的选择性剪接变体的产生来激活EMT，Rac1是一种小GTPase，通过控制肌动蛋白聚合来调节细胞迁移(Burridge和Wennerberg，2004年). 这种被称为Rac1b的剪接变异体激活活性氧（ROS）的线粒体生成，随后激活蜗牛1的生成(Radisky等人，2005年). 然而，MMP-3刺激选择性剪接的机制，或Rac1变体如何激活ROS，尚不清楚。蜗牛基因可以被认为是细胞存活、粘附和迁移的调节器，而EMT的触发只是它们用来促进细胞运动的机制之一(Barrallo-Gimeno和Nieto，2005年). Pierre Savagner（法国蒙彼利埃癌症研究所Batiment de Recherche en Cancerologie）报告称，蜗牛2缺陷小鼠的乳腺小管生长延迟，早熟分支形态发生与缺乏P-cadherin的乳腺相似，P-cadherin是一种在肌上皮细胞中选择性表达的钙粘蛋白(Radie等人，1997年). 蜗牛缺乏的乳腺保留了正常的平滑肌肌动蛋白染色的肌上皮细胞。这些细胞缺乏P-钙粘蛋白，表明蜗牛2通过P-钙黏蛋白控制乳腺中的祖细胞样表型。

几位研究人员报告了对蜗牛1表达控制的新见解。Shoukat Dedhar（加拿大不列颠哥伦比亚大学温哥华分校）报告称整合素连接激酶（ILK）激活了蜗牛1的表达。使用蛋白质组学方法，Dedhar和同事们做出了令人惊讶的发现，ILK介导的蜗牛1转录诱导映射到蜗牛1启动子的一部分，该启动子与多聚ADP-核糖聚合酶1（PARP-1）结合。PARP-1通过改变染色质结构和与其他转录因子的相互作用调节转录(Kim等人，2005年). ILK激活可促进PARP-1与Snail1启动子的结合，而siRNA ILK敲除和药物抑制ILK活性可阻止PARP-1结合到启动子。间质转化PC-3细胞中PARP-1的siRNA敲除抑制了Snail1的表达并刺激了E-cadherin的表达，这表明PARP-1本身是EMT控制中的一个重要因素。目前尚不清楚ILK对PARP-1的直接磷酸化是否控制其与Snail1启动子相互作用的能力。用小分子抑制剂QLT0267抑制ILK活性可抑制尿激酶型纤溶酶原激活剂的产生和MDA-MB231乳腺癌细胞的侵袭（加拿大不列颠哥伦比亚大学南希·多斯·桑托斯）。

Anna Bagnato（意大利罗马Regina Elena癌症研究所）也报告称，内皮素1通过磷脂酰肌醇3激酶和ILK介导的信号通路在体内外诱导卵巢癌细胞的EMT，导致糖原合成酶激酶3β（GSK-3β）抑制、蜗牛和β-连环蛋白稳定，以及控制E-cadherin抑制的转录程序。抑制内皮素A受体可逆转EMT，抑制ILK和Snail1的表达，并恢复E-cadherin的表达。蜗牛1通过与钙粘蛋白启动子中的三个独立E-box结合来抑制E-cadherin的表达。蜗牛1通过至少两种途径阻止E-cadherin的表达，一种途径依赖于I类组蛋白脱乙酰酶，另一种途径独立于它（西班牙巴塞罗那蓬佩法布拉大学安东尼奥·加西亚·德埃雷罗斯）。

蜗牛转录受雌激素受体调节（ER；Paul Wade，北卡罗来纳州三角研究公园国家环境健康科学研究所）。ER是一种EMT抑制剂，对维持正常乳腺细胞的上皮状态至关重要。Wade报告称，MTA3是Mi-2–NuRD转录抑制复合物的组成部分，是一种ER反应基因，其表达与原始乳腺组织样本中的ER表达密切相关。Wade报告说，MTA3与Snail1启动子结合并抑制Snail1转录(Fujita等人，2003年). 因为ER的表达是乳腺癌预后良好的标志，所以ER是EMT抑制剂的观察为支持EMT在肿瘤发生中的作用提供了进一步的证据。

蜗牛1的水平也可以在翻译后进行控制，Garcia de Herreros和Hung都报告蜗牛1是一种磷酸蛋白。Garcia de Herreros报告称，蜗牛1磷酸化阻止其核积累并抑制其激活EMT的能力(Dominguez等人，2003年). Hung报告称，Snail1在两个不同的基序上被GSK-3β磷酸化。第一个基序中两个丝氨酸的磷酸化指导Snail1的泛素化和蛋白水解破坏。第二个基序上四个丝氨酸的磷酸化引导核输出。所有六个GSK-3β磷酸化位点的突变增加了蜗牛1蛋白的半衰期，并确保其构成核。与蜗牛1磷酸化在EMT中的作用一致，不能磷酸化的蜗牛1的表达导致人类肿瘤细胞中E-钙粘蛋白的生成减少和EMT样形态学改变(Zhou等人，2004年). Jim Woodgett（加拿大安大略省多伦多市Samuel Lunenfeld研究所）描述了GSK-3β在控制胚胎干细胞分化和维持多能性方面的重要作用。

胚胎发生和成人的EMT

在胚胎发育过程中，神经嵴由背部神经管的一小部分发育而来(Huang和Saint-Jeannet，2004年;Newgreen和McKeown，2005年). EMT后，神经嵴细胞离开神经管，分化为骨骼、平滑肌、外周神经元和胶质细胞以及黑素细胞。Don Newgreen（澳大利亚墨尔本默多克儿童研究所）报告称，Sox转录因子控制着这种EMT和随后的迁移。Newgreen报告称，使用将Sox基因传递到活体鸡胚神经管一侧细胞的电穿孔系统，Sox-8、-9或-10的异位表达足以诱导EMT并激活从神经管的迁移，同时抑制末端分化。这种迁移能力被赋予神经管的所有细胞，表明Sox的表达压倒了通常限制神经管EMT到神经嵴细胞的抑制信号。

Nelly Auersperg（加拿大不列颠哥伦比亚大学温哥华分校）提供了证据，证明EMT发生在成年女性的卵巢中。成熟哺乳动物卵巢被卵巢表面上皮（OSE）包裹，大多数卵巢癌都是由这些细胞产生的。卵子挤压后伤口修复的结果是，OSE细胞被困在排卵后卵巢的卵泡或基质中。Auersperg博士提出的证据表明，正常人OSE细胞在体外和体内对生长因子刺激和细胞外基质的改变有强烈的EMT倾向。Auersperg建议，卵巢内的正常OSE可能会进行EMT，以维持卵巢内稳态。

细胞粘附和EMT

EMT的一个显著特征是E-钙粘蛋白水平降低，同时产生N-钙粘蛋白。钙粘蛋白是跨膜蛋白，其相邻细胞之间的同型相互作用产生粘附连接(Gumbiner，2005年). 钙粘蛋白粘附的改变在调节发育和器官发生中起着关键作用。在细胞膜上，钙粘蛋白被发现是通过包括α-、β-和p120-catenin的多蛋白复合物与肌动蛋白细胞骨架相连的同型二聚体。

为了描述钙粘蛋白粘附背后的物理力，Jean-Paul Thiery（法国巴黎巴斯德研究所）报道了一种优雅的系统，该系统旨在测量分离两个单独粘附的细胞所需的力(Chu等人，2004年,2005). Thiery报道，N-或E-钙粘蛋白引起的细胞间粘附是一个两步过程。第一步依赖于相邻细胞表面钙粘蛋白之间的相互作用。这种相互作用需要30秒才能形成，需要约10纳米牛顿的力才能分解。第二步需要30分钟才能最大化，它加强了最初的相互作用，需要约200纳米牛顿才能将其分离。这种加强取决于Rac-和Cdc42介导的肌动蛋白聚合诱导，可能是为了将细胞表面钙粘附素锚定在胞浆上。Thiery还报告称，与N-钙粘蛋白分子相比，分离E-cadherin分子之间的粘附需要四倍的力。此外，E-和N-cadherin之间没有可检测到的相互作用强度。这支持了当前的EMT范式，即上皮细胞中E-cadherin的存在与表达N-cadherin-的间充质相比，允许更大的细胞-细胞粘附强度。此外，预计E-和N-cadherin之间的最小粘附相互作用将允许N-钙粘蛋白表达细胞迁移通过E-cadherin表达细胞层。

Alpha Yap（澳大利亚布里斯班昆士兰大学）报告称，有证据表明E-cadherin在细胞-细胞结合点聚集需要动态微管。Yap报告的视觉证据表明，微管的正端终止于E-cadherin点，阻断动态正端的药物抑制细胞在细胞-细胞接触处聚集cadherin的能力。这表明肌动蛋白和微管细胞骨架都起着锚定E-cadherin粘附的作用。这将钙粘蛋白粘附与含整合素的局灶性粘附形成对比，因为微管与局灶性粘连的结合触发了它们的分解(Ezratty等人，2005年).

Mina Bissell（加利福尼亚州伯克利市劳伦斯伯克利国家实验室）描述了数据，表明基底膜破坏引起的细胞形状变化会导致EMT。然后，她描述了乳腺分支形态发生的模型，并展示了支持分支结构尖端瞬态EMT的数据。这通过在分支末端激活波形蛋白启动子（通过GFP报告子可见）来证明。比塞尔继续描述了一些研究，这些研究提供了对分支结构是如何产生的理解。她使用工程化基质和生物材料来证明胶原蛋白凝胶中所创建血管的结构可以决定分支的生成位置和方式。尽管细胞几何形状在生长中的作用(福克曼和莫斯科纳，1978年;Chen等人，1997年)，凋亡(Chen等人，1997年)，和代谢调节(Bissell等人，1977年)几十年来，细胞形状与这些事件以及EMT相关的分子途径才刚刚开始被阐明(Weaver等人，2002年;Paszek等人，2005年;Radisky等人，2005年). 细胞对其生长基质的定向也可能调节EMT。Marcia McCoy和Calvin Roskelley（加拿大不列颠哥伦比亚大学温哥华分校）报告称，顶端标记物podocalyxin的过度表达或错误定位在体外破坏了细胞极性，这可能解释了podocalyin过度表达是体内乳腺癌进展的独立标记物的原因(Somasiri等人，2004年).

癌症中的EMT

肿瘤进展过程中EMT的发生使良性肿瘤细胞（即非侵袭性和非转移性肿瘤细胞）获得了浸润周围组织并最终转移到远处的能力。肿瘤的病理分期支持这一范式。EMT参与肿瘤发生的最有力证据是多种EMT调节因子增强肿瘤形成和/或转移的能力(蒂里，2002). 例如，Snail1的表达增加了实验诱导的乳腺癌的侵袭性，高表达的Snail1与人类乳腺癌复发风险增加和生存率降低相关(穆迪等人，2005年). E-钙粘蛋白缺失是转移癌的标志(卡瓦拉罗和克里斯托弗里，2004年)乳腺癌的蛋白质组学分析表明，循环中的乳腺肿瘤细胞或作为微转移发现的细胞显示出间充质转化的证据(Willinski-Stapelfeldt等人，2005年). EMT会议增加了越来越多的控制肿瘤发生某些方面的EMT调节因子，包括MMP-3、BCL9-2、EGFR、Met、Goosecoid、Kaiso、TGF-β、FOXC2、GSK-3β、Smad-3、Pez、Snail1、Snail2和ILK(表一).

然而，对于将正常细胞转化为癌细胞或将非侵袭性肿瘤转化为转移性肿瘤是否真的是一种EMT，癌症界，尤其是病理学家之间仍存在一些争议(Tarin等人，2005年). 对EMT在癌症中作用的怀疑源于在原发肿瘤切片中观察到的类似EMT的形态学改变明显罕见，也源于转移瘤在组织学上与原发肿瘤相似的观察。因此，肿瘤进展过程中EMT的直接可视化至关重要。Garcia de Herreros使用了一种新的适用于小鼠和人类免疫组织化学（EC3）的Snail1抗体，表明Snail1蛋白在大肠肿瘤的侵袭前沿特异性表达。蜗牛抗体很难用于免疫组织化学，德国慕尼黑慕尼黑技术大学的卡尔·弗里德里希·贝克尔（Karl-Friedrich Becker）使用了另一种新的蜗牛1抗体（Sn9H2；Rosivatz等人，2005年)展示胃、乳腺和子宫内膜肿瘤中的核蜗牛1。理查德·贝茨（Richard Bates）报告称，整合素αvβ6在结直肠癌异种移植物的侵袭边缘特异性表达。Thomas Brabletz（德国爱尔兰根爱尔兰根大学）报告称，结直肠癌侵袭边缘的肿瘤细胞具有核β-catenin和E-cadherin缺失。β-catentin的核定位经常被用作EMT标记物，核β-catanin是结直肠癌预后不良的标记物。EMT标记物识别肿瘤细胞亚群的能力提高了EMT可能与癌症干细胞的维持相关的可能性。Brabletz报道，携带核β-catenin的侵袭细胞也表达干细胞标记物hTert和survivin，这可能与EMT在肿瘤干细胞维持中的作用有关(Brabletz等人，2005年). EMT标记物存在于肿瘤-宿主界面，但不存在于肿块中，这有力地证明了EMT发生于肿瘤发展过程中，并调节了肿瘤的侵袭性和侵袭性。

继发性、转移衍生肿瘤与原发性肿瘤的组织学相似性表明，EMT介导的转移发展必须遵循逆向MET，以允许继发部位定植。Brabletz报道，最初表达核β-连环蛋白的肿瘤的转移灶再次表达E-cadherin，并且其β-连环素变成细胞质，这提示MET的存在(Brabletz等人，2001年). 类似地，Christine Chaffer（Bernard O'Brien，澳大利亚墨尔本显微外科研究所）报告称，被选择用于增强转移潜能的转移性T24/TSU-Pr1膀胱癌系的变体比其转移性较低的变体具有更多的上皮标记物（E-钙粘蛋白和角蛋白），但继续表达一些间充质标志物（波形蛋白和MMPs）。Savagner将细胞表达上皮和间充质表型属性的能力称为“亚稳态表型”(图2). 与这一观点一致，Savanger报告称，在内聚上皮细胞迁移过程中，可能在肿瘤侵袭过程中，Rac分布具有上皮样（粘附连接）和间质样（板足）模式。亚稳性与接受EMT的结肠直肠细胞中干细胞标记物的表达相一致，表明这种可塑性可能存在于各种器官的祖细胞中。这种可塑性也可以解释在癌症发展过程中观察EMT的困难；间充质特征的获得可能是暂时的，在以后的肿瘤发生过程中会发生逆转。

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图2。

亚稳细胞表型。几项研究已经鉴定出一种同时具有上皮和间充质特性的杂交细胞。这里总结了这些细胞及其上皮和间充质对应物。亚稳一词是由Pierre Savagner在会议上提出的，他证明了上皮和间充质Rac在同一细胞内的定位。Chaffer（转移衍生T24人膀胱癌细胞）和Thompson（EGF-治疗的PMC42人乳腺癌细胞）也显示了类似的杂交细胞情况。同一细胞内混合谱系性状的共表达可能与Brabletz报道的侵袭前沿结肠癌细胞的干细胞样特征相一致。

Robert Weinberg（马萨诸塞州剑桥市怀特黑德研究所）报告称，三种调节发育EMT-Twist、Goosecoid和FOXC2的转录因子在转移中起重要作用。这些基因产物中的每一种都能增强实验小鼠模型中的转移，并在人类原发肿瘤和转移瘤中高度表达。Twist是一种基本的螺旋-环-螺旋转录因子，最初被鉴定为D.黑腹果蝇EMT激活剂(卡斯塔农和贝利斯，2002年). Weinberg报道，Twist的表达足以在乳腺细胞中诱导体外EMT，并且Twist失活可抑制体内转移的发展(Yang等人，2004年). Goosecoid是一种同源盒转录阻遏物，标志着脊椎动物原肠胚形成中的Spemann组织者，是最早确定的胚胎模式调节器之一(De Robertis等人，2001年). Twist和Goosecoid都调节FOXC2，FOXC2是FOX家族叉头螺旋螺旋DNA结合蛋白的转录因子，调节多组织中的EMT和器官发育(Carlsson和Mahlapuu，2002年). Twist、Goosecoid和Snail1均抑制E-cadherin并诱导FOXC2；它们还可以增强体外细胞迁移和体内转移潜能。目前尚不清楚这三个基因是否调节EMT和转移的单个或重叠途径。重要的是，FOXC2还直接上调间充质基因转录，而不是通过E-cadherin阻遏引起EMT。

Frans van Roy和Geert Berx（比利时根特大学）报道了E-cadherin阻遏物Snail1和SIP1/ZEB2的一系列新靶基因的鉴定，这些新靶基因控制连接复合体、中间丝网络和肌动蛋白细胞骨架的建立(De Craene等人，2005年). 它们还显示出通过这些途径对间充质因子转录的一些直接影响。Christine Gilles（比利时列日列日大学）报告称，波形蛋白转录被SIP1/ZEB2以及Tcf–β-catenin复合物激活。

纤维化中的EMT

成纤维细胞、多余胶原和其他基质成分在慢性炎症部位的积聚导致瘢痕组织形成和进行性组织损伤。这些成纤维细胞来源于骨髓，但也来源于损伤部位的细胞EMT(Kallui和Neilson，2003年;尼尔森，2005). EMT可能参与心脏、肺、肝和肾的进行性纤维化疾病。

Eric Neilson（田纳西州纳什维尔范德比尔特大学）介绍了使用成纤维细胞特异性蛋白1（FSP1）作为纤维化期间发生EMT的标志物的研究(Iwano等人，2002年). 肾纤维化和IgA肾病中出现FSP1阳性细胞；FSP1表达增加与预后和纤维化程度相关(Nishitani等人，2005年). FSP1细胞的消融减弱了纤维化和胶原沉积，表明这些细胞在纤维化疾病中起着因果作用(Iwano等人，2001年). 肾FSP1阳性细胞来源于两种来源；来自骨髓和肾纤维化部位的EMT(Iwano等人，2002年). 用LacZ“敲入”小鼠使FSP1失活，产生的成纤维细胞在伤口愈合试验中活动性较小，并且在主动脉环生长模型中血管生成受损。Neilson还介绍了对FSP1启动子的研究，并报道了一种新的锌指蛋白，即与FSP1基因启动子结合的成纤维细胞转录因子1的鉴定。成纤维细胞转录因子1在EMT期间也上调Twist和Snail1，并抑制β-catenin、E-cadherin和ZO-1，表明它可能是EMT转录组的关键调节因子。

Raghu Kalluri（哈佛大学，马萨诸塞州波士顿）介绍了内皮-间质转化的新概念，这可能是TGF-β1介导的心脏纤维化的一个重要过程。Kalluri还报告称，TGF-β信号传导抑制剂骨形态发生蛋白7（BMP7）可以抑制两种该病小鼠模型的心脏纤维化。BMP7属于TGF-β生长因子的BMP家族，在肝脏发育过程中作为一种形态发生素具有特殊作用。Kalluri还讨论了EMT和血管生成之间的功能联系，表明血管生成抑制可以治疗纤维化和癌症。Michael Zeisberg（马萨诸塞州波士顿哈佛大学）报告称，BMP7可以在肝纤维化小鼠模型中抑制成纤维细胞迁移并预防纤维化疾病。

新兴概念和EMT的未来方向

成年生物体疾病进展期间体内EMT的检测仍是EMT生理学的核心挑战之一。开拓性工作Iwano等人（2002年）确定纤维化涉及EMT，并且该方法已扩展到包括转移性肿瘤细胞的形成(薛等，2003). Bates（整合素αvβ6）、Garcia de Herreros（使用一种新的Snail1抗体）和Brabletz（核β-catenin）提供了EMT标记物位于侵袭性肿瘤前沿的证据，这些新发现是会议的一些亮点，强烈表明EMT在推动肿瘤侵袭和转移方面发挥着重要作用。

因为现在可以实时可视化活体动物体内单个肿瘤细胞的运动和形态(Condeelis和Segall，2003年)EMT的实时检测是未来的一种可能。EMT会议上许多研究人员的详细分子研究有望为这项任务提供额外的标记(表一). 这些标记物可以进一步研究亚稳态在癌症中的作用。转移性表明存在具有上皮细胞和间充质细胞特征的细胞。这个概念与Thiery描述的连接溶解的顺序步骤一致(Thiery和Huang，2005年)并且通过积累支持这种混合状态的证据而获得动力。Chaffer提出的高度侵袭性和转移性膀胱癌细胞的主要是上皮细胞，但也有一定程度的间充质细胞表型增强了许多癌细胞的可塑性分化潜能。此外，Savagner还证明了诱导迁移的上皮细胞中Rac的上皮和间充质模式。MET或其他间充质标志物部分丢失在转移瘤成功生长中的重要性可能会为阻止转移瘤的治疗增加更多机会。上皮和间充质肿瘤细胞之间存在较软边界的可能性以及杂交细胞的可能性可能有助于解释目前缺乏EMT作为转移介质的有力临床证据(Tarin等人，2005年).

最重要的是，会议见证了EMT作为癌症和纤维化药物开发目标的出现。例如，BMP7模拟物拮抗纤维化肾脏和心脏中TGF-β驱动的EMT，并抑制疾病发展。此外，小分子ILK抑制剂抑制Snail1的生成，诱导E-cadherin的表达，并抑制入侵。会议还讨论了血管生成、EMT、纤维化和癌症具有共同调控途径的可能性，以及血管生成抑制可能对纤维化和癌症都有用。ILK在血管生成、EMT、纤维化和癌症中的作用表明ILK抑制可能是一种有效的治疗方法。此外，EMT可以用作新型抗癌药物的功能筛选，这一策略导致了莫托帕明（Calvin Roskelley）的鉴定。莫托帕明源自海洋无脊椎动物化合物库，通过激活Rho GTPase和刺激肌动蛋白应激纤维的形成抑制体外入侵和迁移。不断发现新的EMT抑制剂有望成为新的癌症和纤维化治疗方案。

我们预计，在2007年EMT会议之前的一年里，该领域将取得重大进展，该会议计划在法国蒙彼利埃举行(http://www.mtci.com.au/temtia.html)基于当前在许多具有生理和病理生理重要性的细胞系统中观察到的EMT指数趋势。

致谢

笔记

本文中使用的缩写：BMP7，骨形态发生蛋白7；EGFR、EGF受体；EMT，上皮-间质转化；雌激素受体；FSP1，成纤维细胞特异性蛋白1；糖原合成酶激酶；ILK，整合素连接激酶；MET，间充质-上皮转化；基质金属蛋白酶；卵巢表面上皮；PARP-1，poly-ADP-ribose聚合酶1；活性氧；siRNA，小干扰RNA。

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