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美国国家科学院院刊。2001年8月28日；98（18）：10356–10361。
数字对象标识：10.1073/pnas.171610498
预防性维修识别码：PMC56965型
PMID：11526241

结直肠癌中可变β-catenin的表达表明肿瘤的进展受肿瘤环境的驱动

托马斯·布拉伯茨,*† 安德烈亚斯·荣格,* 西蒙·雷乌,* 马克·波兹纳,* 福尔克·赫卢贝克,* 列奥尼·库兹·舒加特（Leoni A.Kunz-Schughart）,† 鲁斯·克努切尔,†和托马斯·基什内尔*
作者信息 文章注释 版权和许可信息 PMC免责声明

摘要

高分化癌的侵袭和播散通常与上皮分化的丧失和侵袭前沿肿瘤细胞间充质样能力的增强有关。然而，当比较原发性结直肠癌和相应转移癌的中心区域时，我们再次发现了相同的分化上皮生长模式。这些特征性表型变化与结直肠癌中主要致癌蛋白β-catenin和E-cadherin的不同表达模式有关。核β-caterin在侵袭前沿的去分化间充质样肿瘤细胞中发现，但与原发性肿瘤的中心区域一样显著，在转移瘤的极化上皮肿瘤细胞中定位于膜和细胞质。这种表达模式伴随着E-cadherin表达和增殖活性的变化。基于这些数据，我们假设，高分化结直肠癌进展的一个重要驱动力是特定的环境，通过调节肿瘤细胞内β-catenin的分布，启动两个短暂的表型转换过程。

恶性转化的特征是侵袭和转移的能力。为了进行这些过程，肿瘤细胞必须能够分离、迁移、接触血管或淋巴管并在体内扩散(1). 这些特征通常与分化的上皮细胞无关。然而，像许多常见结肠癌一样，分化良好的腺癌生长在管状结构中，并保留上皮表型；然而，它们可以转移。我们推测，侵袭前沿肿瘤细胞上皮细胞的缺失和去分化间充质样表型的增加使这些分化的肿瘤具有侵袭性和转移性生长特征(2).

上皮表型的决定因素是嗜同性细胞粘附和极性。两者均由E-cadherin的细胞表面表达介导(三). 功能性E-cadherin的缺失和其他标记蛋白（如纤维连接蛋白或波形蛋白）的获得可能表明上皮表型的缺失和向间充质去分化表型的转变(4,5). β-连环蛋白与膜相关E-钙粘蛋白结合，对其正确定位和功能至关重要(三). 腺瘤病-息肉病-大肠杆菌（APC）抑癌基因的功能丧失突变是大多数结肠癌的初始遗传改变，并导致β-连环蛋白的细胞质和随后的细胞核积聚(6,7). 或者，在某些情况下，由于β-catenin基因的稳定突变，β-catentin在细胞中积累(7). β-连环蛋白与T细胞因子（TCF）家族的DNA结合蛋白一起在细胞核中发挥作用，成为转录激活物，因此在结直肠癌发生中扮演主要癌蛋白的角色(8). 不仅仅针对基因c-myc公司(9)和细胞周期蛋白D1(10)还有侵袭性生长所必需的基因，比如苦参素(11,12),纤维连接蛋白(13),CD44细胞(14)，以及uPAR公司(15)被核β-连环蛋白激活。因此，β-catenin在细胞内的不同分布对肿瘤细胞的表型和行为有很大影响。我们之前已经描述了β-连环蛋白在去分化的间充质样肿瘤细胞中的核积聚，在结直肠癌的侵袭前沿发现了膜和细胞质的表达，这表明肿瘤细胞的生化和形态学属性受到了局部调节(2,16).

肿瘤进展的线性模型假设，转移形成所需的间充质样能力，包括分离、迁移和播散，是由肿瘤细胞的遗传改变获得和固定的，是致癌的后期步骤(17). 然而，病理学家的一个常见观察结果是，大肠腺癌的转移通常与原发肿瘤完全相似，并呈现有组织的上皮和管状结构，尽管在侵袭前沿有明显的表型转换。这些观察结果表明，一旦发生转移，肿瘤细胞能够恢复其原发肿瘤的上皮表型。因此，这些细胞在入侵和传播过程中表现出的去分化表型可能不会因这些细胞基因组中的遗传改变而不可逆转地固定。

为了寻找转移形成过程中正在进行的表型转换过程及其潜在调节力的证据，我们分析了β-catenin和E-cadherin在原发性肿瘤、侵袭性前缘、，以及高分化大肠腺癌的淋巴结转移，并将其与生长模式和增殖活性联系起来。

材料和方法

组织标本。

从埃朗根-纽伦堡大学病理研究所的档案中检索到未经额外治疗而接受手术的患者的福尔马林固定石蜡包埋组织。无论其他标准如何，仅包括具有淋巴结转移的高分化大肠腺癌。本研究排除了原发肿瘤中没有明确上皮表型的低分化或间变性癌。

免疫组织化学。

CK18、β-catenin、E-cadherin和Ki-67按描述染色(2). 此外，还使用了兔抗β-连环蛋白抗血清（1:750，Sigma）和鼠抗波形蛋白单克隆抗体（克隆V9，Dako）。

肿瘤的遗传分析。

如前所述，对福尔马林固定石蜡包埋组织中的正常细胞和肿瘤细胞进行显微切割、DNA分离和β-catenin基因外显子3的测序(18). 通过使用微卫星标记（D5S346、D5S107、D5S489和D5S656）进行杂合性分析，确定一个APC基因等位基因的缺失。引物序列为5′-AGC AGA TAA GAC AGT ATT ACT AGT T和5′-ACT CAC TCT AGT GAT AAA TCG CG（D5S346），5′-GGC ATC AAC TTG AAC AGC AT和5′-GAT CCA CTT TAA CCC AAA TAC（D5S107），5〃-CAT AAA CTG ATG TTG ACA CAC和5′-GCT AAA ATA CGA CAA CTA AAT G（D5S656），和5′-ACC AGA CTT GTA TAT GTG TGT GTT和5′-TTC ACT TGT TGA TGG GCT（D5S489）。PCR条件为35个周期（20秒94°C，20秒55°C，30秒72°C）；反应条件为5μl分离DNA，2.5 mM MgCl2总体积为25μl。为了对APC基因突变簇区域进行序列分析，我们建立了一个包含密码子1275和1569的三个重叠嵌套PCR的方案（S.Ruckert和a.J.，未发表的工作）。

共焦激光扫描显微镜。

SW480和LS174T结肠癌细胞的亚克隆（美国型培养物收集,Rockville，MD）在DMEM/10%FCS的24孔培养板中的玻璃盖玻片上以低密度或高密度生长。用2%多聚甲醛固定后，直接在培养板上进行特异性染色2小时。清洗后，将载玻片与Cy3-偶联山羊抗鼠抗血清（红色）（Jackson ImmunoResearch）和Alexa Flour 488-偶联山羊抗兔抗血清（绿色）（分子探针）孵育60分钟。使用Bio-Read 1000显微镜进行共焦激光扫描显微镜。

球体侵入试验。

球体侵入试验按所述进行(19). 成纤维细胞来源于健康供体的成人皮肤。肿瘤细胞系为SW480、LS174T结肠癌和BT-474乳腺癌细胞（美国类型培养收集）。

结果

定义分化良好的结直肠癌及其转移的生长模式。

对72例患者的细胞角蛋白18（CK18）染色切片进行生长模式比较。值得注意的是，原发肿瘤及其相应淋巴结转移的分化程度没有差异。两者都显示出相同的上皮生长模式，极化肿瘤细胞在肿瘤中心区域形成清晰的管状结构（图。​（图11 一和c（c）). 在原发肿瘤和转移瘤的侵袭边缘，肿瘤细胞获得了去分化表型，其特征是小管开放和小细胞簇分离，最终导致肿瘤细胞分离（图。​（图11 b和d日). 这些分离的细胞失去了它们的极性取向，呈现成纤维细胞形态，有时弱表达波形蛋白（图。​（图22和​和3）。三). 此外，我们之前描述过这些细胞可以表达纤连蛋白(2)表明侵袭前沿的肿瘤细胞失去了上皮细胞，获得了更多的间充质样功能。尽管浸润前沿的上皮表型消失，但在淋巴结转移瘤中再次出现上皮分化状态，其特征是极化上皮肿瘤细胞进行小管生成（图。​（图11c（c）). 因此，肿瘤细胞对上皮形态的破坏似乎是可逆的，因为它们在远处建立了自己的表型后又恢复了这种表型。

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高分化大肠腺癌中β-catenin、E-cadherin和Ki-67的生长和表达模式的相关性。图示为原发性肿瘤的中心区（第一列）和侵袭前沿（第二列）以及相应转移的中心区和侵袭前沿。染色用于CK-18（第一排）、β-catenin（第二排）、E-cadherin（第三排）和Ki-67（第四排）。方框表示染色连续切片中的放大区域。特异性染色为红色，细胞核复染为蓝色[×100(一——d日)和×400(e（电子）——对)]. CK18染色显示原发性肿瘤中心具有管状结构的分化生长模式(一)和转移(c（c）)以及相应侵袭前沿的管状生长和肿瘤细胞播散的丧失(b和d日). 在原发性肿瘤和转移性肿瘤的分化中心区域，肿瘤细胞明显极化，β-连环蛋白明显定位于肿瘤细胞的顶端细胞质和膜（箭头）(e（电子）和克). 注意，在细胞核中无法检测到β-连环蛋白（箭头所示）。相反，侵入前沿的小管破裂，肿瘤细胞失去极性取向并分离（箭头所示）(（f）和小时). 这种形态变化伴随着β-catenin的核聚积（箭头和箭头）。相应地，原发肿瘤分化区域的肿瘤细胞表达膜性E-钙粘蛋白（箭头）(我)也表达于转移的中心区域(k个). 在侵袭前沿播散肿瘤细胞，核β-catenin要么完全失去E-cadherin（箭头），要么显示细胞质表达（箭头）(j个和我). Ki-67比率高，表明仅在原发性肿瘤和转移瘤分化的管状区域发现强烈增殖，保留上皮表型(米和o个). 具有间充质表型的播散性去分化肿瘤细胞不表达Ki-67（箭头所示）(n个和对).

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去分化肿瘤细胞中波形蛋白的弱表达。大肠癌浸润区肿瘤小管CK18染色[×100(一)]. 连续切片中β-catenin染色的分化区（上方形）或去分化区（下方形）的放大区(b和d日)或vimentin(c（c）和e（电子）). 注意带有核β-连环蛋白的去分化肿瘤细胞(d日，箭头）弱表达波形蛋白(e（电子），箭头），但比分化程度更高的区域中的细胞更强烈(c（c）).

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波形蛋白在SW480和LS174T结肠癌细胞中的表达。共焦显微镜观察波形蛋白和β-连环蛋白的表达，表明波形蛋白在SW480细胞中表达强烈，而在LS174T细胞中表达较弱。

β-连环蛋白和E-Cadherin在原发性肿瘤和转移瘤中的表达模式。

接下来，我们分析了这些组织病理学改变是否伴随着关键分子β-连环蛋白和E-cadherin表达模式的改变。我们发现在分化良好的中央肿瘤区域没有核β-连环素，但顶端（管腔）有明显的膜和细胞质染色第三个肿瘤细胞（图。​（图11e（电子）). 此模式与正常结肠上皮（未显示）无明显区别。相反，在侵袭前沿，β-连环蛋白的表达向强核染色转变，偶尔伴有弥漫性细胞质表达（图。​（图11（f）). 这种表达模式在转移部位的播散性孤立肿瘤细胞中持续存在（未显示）。出乎意料的是，原发肿瘤的膜和细胞质表达模式也出现在转移瘤的中央区域（图。​（图11克). 因此，我们在原发性肿瘤及其转移灶的中心区域发现了相同的核β-catenin表达缺失（对比图。​图11 e（电子）和克)在原发性肿瘤和转移性肿瘤的侵袭前沿，核β-catenin表达强烈（对比图。​图11 （f）和小时). 在72例（89%）分析的高分化结肠癌中，有64例检测到β-catenin定位的这些变化。

在60%的分析病例中，原发性肿瘤的中央区域发现了膜性E-cadherin表达的保留（图。​（图11我). 然而，在所有这些病例中，侵袭前沿表达核β-连环蛋白的肿瘤细胞都失去了膜性E-钙粘蛋白（图。​（图11j个). 一些细胞显示细胞质E-cadherin，而其他细胞则完全没有E-cadherin。这种染色模式也可以用于转移灶的侵袭性前部（图。​（图11我). 然而，对于E-钙粘蛋白阳性的原发性肿瘤，在衍生转移的中心区域再次检测到膜性E-钙黏蛋白表达（对比图。​图11 我和k个). 因此，上述原发性肿瘤及其侵袭前沿和转移的特征性表型和形态变化与β-连环蛋白和E-cadherin的细胞内分布模式的明显变化相平行。

为了确定APC基因突变对观察到的肿瘤内β-catenin和E-cadherin表型和表达模式的转换是否绝对必要，我们分析了APC和β-catening基因状态。通过对显微切除肿瘤区域的杂合性缺失分析，我们发现21例分析病例中有11例APC等位基因缺失。在其中四种情况下，其余APC等位基因的确切突变可以通过测序确定（密码子1328、1356、1365和1512的截断突变）。两例患者未检测到APC基因改变，但β-catenin基因密码子45有稳定突变。其余分析病例（21例中的8例）对APC没有提供信息。因此，尽管大多数病例都有APC基因的失活突变，但这些肿瘤的描述能力并不一定取决于该基因的遗传改变，因为有两例病例显示致癌β-连环蛋白基因突变。

原发性肿瘤和转移的增殖活性。

为了将增殖与上述生长模式以及β-catenin和E-cadherin的表达联系起来，我们使用Ki-67作为增殖标记物。在原发性肿瘤和转移瘤的中心区域发现大量Ki-67表达细胞，上皮生长模式和E-cadherin和β-catenin的膜表达（图。​（图11 米和o个). 然而，在所有研究病例中，游离小管中的肿瘤细胞和侵袭前沿的孤立肿瘤细胞都失去了Ki-67的表达（图。​（图11 n个和对). 因此，在肿瘤细胞传播过程中，随着间充质样能力的获得，去分化与增殖活性的停止有关。此外，只有显示上皮表型的播散性肿瘤细胞似乎再次增殖。因此，肿瘤细胞的上皮表型丢失伴随着增殖能力的丧失。

结肠癌细胞中核β-连环蛋白的调节表达。

我们的观察结果表明，肿瘤中β-catenin的表型转变和异源表达模式发生在肿瘤进展的后期，只能用其他因素来解释，这些因素进一步调节APC基因改变后产生的后果，或者更罕见的是β-catentin，基因。为了证明这一点，我们分析了第1338密码子处APC突变截短、第二等位基因（SW480）完全缺失或第45密码子处β-连环蛋白突变稳定的结肠癌细胞（LS174T）(20). 在低密度下，SW480细胞以纤维母细胞表型生长，具有突出的跛足，类似于浸润前沿结肠癌细胞的间质样生长。因此，SW480细胞强烈表达核β-catenin和核周细胞质E-cadherin（图。​（图44 一,e（电子）、和我). 培养3-4天后，随着密度的增加，SW480细胞转变为上皮表型，与β-catenin从细胞核向细胞质和膜的移位以及E-cadherin的膜共定位有关（图。​（图44 b,（f）、和j个). β-catenin突变株LS174T也检测到了类似但较弱的过渡性行为。尽管在亚融合状态下很快在24小时内发现了更明显的上皮表型，但位于细胞簇外缘的LS174T细胞通常显示核β-连环蛋白、细胞质E-cadherin和间充质样表型（图。​（图44 c（c）,克、和k个). 这些数据表明，现有APC或β-catenin基因突变不会迫使肿瘤细胞进入单一表型状态，而是使突变细胞呈现至少两种类似于在分析肿瘤中观察到的表型构型。

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结肠癌细胞系中β-catenin和E-cadherin表达模式的转换。SW480和LS174T细胞以低密度或高密度生长。共聚焦激光扫描显微镜显示β-连环蛋白染色（绿色，a–d)，E-钙粘蛋白（红色，e–h)以及两者的结合(i–f，黄色染色表明这两种蛋白质共定位）。在低密度下，SW480细胞生长成纤维母细胞，并具有突出的层粘连。注意β-catenin是核和弱细胞质(一)，E-cadherin呈颗粒状核周分布(e（电子）)，并且这两种蛋白质不会共定位(我). 随着密度的增加，SW480细胞获得了更多的上皮生长模式。β-连环蛋白从细胞核转移到细胞质和膜(b)和E-cadherin从核周区到膜和膜下细胞质(（f）). 黄色染色(j个)表明β-catenin和E-cadherin在肿瘤细胞膜上共定位。LS174T表现出类似的特征，尽管向上皮表型转变的速度更快。然而，在低汇合率时，位于簇边缘的肿瘤细胞显示出更为间充质样的表型（箭头）和核β-连环蛋白(c（c）)和细胞质E-钙粘蛋白(克)，不同处(k个).

为了进一步模拟结肠癌的情况，我们进行了在体外通过与成纤维细胞球体共培养SW480和LS174T细胞进行侵袭试验。大多数聚集在成纤维细胞球体周围的SW480细胞缺乏核β-连环蛋白。然而，一些靠近成纤维细胞的肿瘤细胞和浸润球体的肿瘤细胞显示β-连环蛋白的核聚积（图。​（图55 一和b). LS174T浸润性较小，但在成纤维细胞周围的细胞中显示出类似的核β-连环蛋白分布（图。​（图55 c（c）和d日). 非滤过性对照细胞系仅表达膜性β-catenin（图。​（图55 e（电子）和（f）). 这些结果支持了我们在结直肠癌中的发现，根据该发现，侵袭表型与β-catenin的核易位相关。此外，细胞模型显示，结直肠癌中的核β-连环蛋白积聚并不是APC突变的结果，而是可以被外部信号调节的。

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浸润成纤维细胞球体的SW480细胞中β-catenin的核蓄积。CK-18型(一,c（c）、和e（电子）)和β-连环蛋白(b,d日、和（f）)侵袭性SW480细胞的染色(一和b)，侵袭性较小的LS174T细胞(c（c）和d日)和无创对照细胞系BT-474(e（电子）和（f）). 特异染色为棕色，细胞核反染色为蓝色。CK18染色标记肿瘤细胞围绕或浸润（箭头）成纤维细胞球体(一和c（c）). 请注意，浸润性肿瘤细胞积聚核β-连环蛋白（箭头），而大多数周围聚集的肿瘤细胞缺乏核β-连蛋白（箭头所示）(b和d日). 对照肿瘤细胞系不表达核蛋白，只表达膜β-连环蛋白（箭头所示）(（f）).

讨论

我们分析了高分化结直肠癌及其转移瘤中β-catenin和E-钙粘蛋白的生长、增殖活性和表达模式。遗传分析证实大多数情况下APC基因发生功能丧失突变，而β-catenin基因的稳定突变更为罕见。这些肿瘤具有上皮生长模式，其特征是粘附的极化肿瘤细胞形成管状结构。只有在侵袭前沿，肿瘤细胞才从小管中分离出来，并通过去分化过程获得扩散能力，类似于上皮-间充质转变。然而，在衍生性转移瘤中再次发现了具有小管生成的分化生长模式。这些特征性表型和生长模式伴随着β-catenin的核聚积以及侵袭前沿细胞和转移部位播散细胞中质膜相关E-cadherin的丢失。细胞质和膜质β-连环蛋白和E-钙粘蛋白在转移瘤的中央分化区再次表达。此外，侵袭前沿具有去分化间充质样表型的肿瘤细胞失去了在原发肿瘤和转移瘤分化区域最强的增殖活性。

基于这些观察结果，我们提出了一个高分化肿瘤进展的模型，该模型包括两个表型转换过程：侵袭前沿的上皮-间质转换样去分化，有利于分离、迁移和播散，以及随后的再分化和上皮能力的恢复。上皮特征的恢复可能是转移部位肿瘤细胞增殖所必需的，因为扩散肿瘤细胞的去分化似乎包括增殖活性的停滞。

尽管如此，目前的数据与这个方案是一致的，但并没有证明它，因为仍然缺乏对假设过渡过程的直接功能证明。因此，转移性肿瘤细胞有可能永远不会失去其上皮表型，只有侵袭性细胞才能获得间充质表型。然而，我们认为这种可能性较小，因为在这种情况下，肿瘤分离和转移形成必须被视为单独的过程，需要单独的能力，但有证据表明，支持侵袭的条件也支持转移形成。例如，以浸润前沿上皮生长模式丧失为特征的高度浸润性结肠癌，也会增加转移率(21).

如果在转移瘤中脱分化后再分化，这些过渡过程必须是暂时的，因此不能用额外的遗传改变来解释。因此，该模型的一个重要结果是，高分化癌的侵袭和转移生长机制主要受肿瘤环境控制。我们认为来自肿瘤环境的特定信号调节着这两个过渡过程，是分化型结直肠癌侵袭和转移生长的主要驱动力。因此，这些肿瘤的进展将通过持续的过渡过程得以实现。相比之下，间变性肿瘤可能已经通过获得额外的基因改变而失去了上皮质量，并且通常直接显示出主要的播散性生长模式，因此不需要额外的短暂过渡过程。弥漫型胃癌的这一特征很明显，其中E-cadherin失活突变的比例很高(22). 因此，我们假设肿瘤进展的两个主要机制是重叠的：“环境”型，在高分化结肠癌中占主导地位，“遗传”型，用于低分化或间变性癌。因此，我们建议在逐步获得遗传改变的基础上，通过纳入特定肿瘤环境在结肠直肠癌进展中的积极作用，扩展多步骤致癌模型。

有多种证据表明核β-连环蛋白参与肿瘤进展(23). 越来越多的靶基因被发现直接参与肿瘤的侵袭和转移，例如，基质溶素(11,12)，CD44(14)，纤维连接蛋白(13)和uPAR(15). 我们描述了β-catenin在侵袭前沿和孤立肿瘤细胞中的核积聚，而其在肿瘤中心区域的定位通常与正常结肠上皮相似(2,16). 出乎意料的是，我们在生长转移瘤中也发现了膜质和细胞质β-连环蛋白和膜质E-钙粘蛋白。因此，假设的两个表型转换明显伴随着β-catenin表达模式的不同变化。β-catenin的中间核过度表达将产生两个决定性的后果：E-cadherin介导的细胞-细胞粘附的丧失，以及侵袭和分离所必需的基因的极性和激活。因此，悬而未决的问题是什么调节肿瘤中β-连环蛋白的核转位。最近，正常APC被证明对β-catenin具有核输出功能，而β-catentin在大多数结直肠癌中缺失(24,25). 事实上，核APC可以在大多数结肠癌和结肠癌细胞系中发现（我们未发表的数据）。然而，我们的观察表明，在大多数情况下，APC基因的初始突变可能是β-catenin核聚集的基础，但不能作为唯一的解释，因为在分析的APC突变肿瘤和APC突变系SW480中，β-catentin定位是异质的。此外，两例具有这些特征的分析病例有β-catenin突变。最近的一份出版物显示，β-catenin还有一种额外的辅因子依赖性核转运(26)可以用SW480和LS174T线解释这些数据和我们的观察结果。具有功能性APC的结肠癌细胞（LS174T）比具有突变APC的肿瘤细胞（SW480）更有效地输出核β-连环蛋白，然而，突变APC仍然可以使用受环境调节的APC非依赖性输出机制。通过使用球体侵袭模型，我们可以进一步证明浸润的SW480细胞增加核β-连环蛋白，而周围大多数SW480细胞核缺乏可检测的核β-连蛋白。因此，这种细胞系与我们在结直肠癌中看到的相似。肿瘤越来越被认为是复杂的组织，由肿瘤细胞、正常基质细胞和细胞外基质组成，它们都相互作用(27). 因此，我们假设来自肿瘤微环境的特定信号，例如基质细胞、细胞外基质或细胞因子，这些已被证明对乳腺癌的恶性表型有强烈影响(28)还调节细胞内β-catenin的分布，进而调节结肠肿瘤细胞的行为。例如，三叶因子被描述为诱导结肠癌细胞中β-catenin的核移位(29). 通过显示整合素连接激酶的激活导致E-cadherin基因的转录抑制和β-catenin的核积累，证实了细胞外基质的可能直接影响(30). 或者，特定的微环境可能改变相关基因的启动子甲基化。这种甲基化被证明是E钙粘蛋白启动子的甲基化，它在乳腺癌的侵袭前沿高度甲基化，导致E钙粘蛋白表达的短暂丧失(31).

我们最近推测，通过获得APC基因突变，肿瘤细胞在原肠胚形成期间达到与胚胎细胞类似的形态发生能力(2). 因此，积累核β-连环蛋白的肿瘤细胞可能会保持在低分化状态，并通过所示的过渡过程获得有效适应不同环境的能力。在原发性肿瘤和转移的中心区域，随着核β-连环蛋白的丢失，环境发生变化，可以在肿瘤细胞保持自组织形态发生能力的基础上，观察到上皮细胞的再分化。Mariadason最近的研究结果等。(32)和奈西罗等。(33)，证明结肠癌细胞株中T细胞因子/β-catenin信号的抑制可导致上皮分化，这与我们的观察结果很吻合。

我们模型的一个明显缺陷是假设上皮生长模式恢复，β-catenin从细胞核重新转移到细胞质和膜，这是转移生长过程中的第二个过渡步骤。为什么弥散性去分化肿瘤细胞会经历这样的上皮再分化？我们发现，表达大量核β-连环蛋白的分离肿瘤细胞的增殖活性显著降低。我们以前的结果表明，核β-catenin和c-myc的相关表达与结肠腺瘤的增殖分数无关(34). 我们的发现得到了之前结直肠癌研究中的观察结果的支持，根据这些观察结果，管腔侧和中央区域的肿瘤细胞增殖比侵袭前沿更强烈(35). 显然，在分化良好的肿瘤中，上皮细胞功能的丧失伴随着同一去分化程序中增殖的停止。因此，为了扩大转移生长，高分化癌的播散性间质样肿瘤细胞必须恢复其上皮功能。

综上所述，我们认为分化良好的结直肠癌的生长和进展仍然是一个高度调控的形态发生过程，在不同的形态发生区域中分离出来，并建议(我)转移形成需要两个转换过程，即最初的去分化和随后的上皮再分化；和(ii（ii）)这些转变必须是暂时的和持续的，这表明肿瘤细胞仍然对其环境高度敏感。因此，我们认为这些肿瘤侵袭和转移形成的主要驱动力不仅是额外的遗传改变，还包括外源性信号，因此我们希望通过特定肿瘤环境的积极作用来扩展多步骤致癌模型。这种信号在侵袭前沿调控β-catenin的核转位，可能基于APC或β-catentin基因的遗传改变，允许结直肠癌的表型转换步骤。该模型的直接功能证明，明确了微环境在这些过程中的作用，也将为新型肿瘤治疗提供见解。

致谢

我们感谢R.Weinberg鼓励评论和批判性阅读手稿，并感谢G.Mayr和M.Bienz的有益讨论。感谢K.Amann、R.Hallmann和T.Koschek对摄影工作的支持，感谢U.Suchy、C.Knoll、C.Egerer-Sieber和G.Herbig对专业技术的支持。这项工作得到了威廉-桑德基金会（编号99.065.1）对T.B.、a.J.和T.K.的资助。

缩写

空气污染指数扩增子
CK 18型细胞角蛋白18

脚注

本文直接（第二轨道）提交给PNAS办公室。

工具书类

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文章来自美国国家科学院院刊由以下人员提供美国国家科学院