上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化與腫瘤耐藥

張琳琳 綜述 吳志浩 周清華 審校

腫瘤細胞對抗腫瘤藥物產(chǎn)生耐藥是導(dǎo)致治療失敗的常見原因。然而，目前研究尚未發(fā)現(xiàn)確切的能逆轉(zhuǎn)腫瘤耐藥的有效途徑，腫瘤耐藥仍是困擾腫瘤治療的關(guān)鍵性難題。近期研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤耐藥與腫瘤細胞發(fā)生上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition, EMT）密切相關(guān)，EMT在抗腫瘤治療耐藥中的作用受到越來越多的關(guān)注[1]。

1 EMT的概念與特征

EMT是指上皮細胞通過特定程序轉(zhuǎn)化為具有間質(zhì)表型細胞的生物學(xué)過程。EMT是Greenberg和Hay[2]在1982年提出的，他們發(fā)現(xiàn)晶狀體上皮細胞在膠原凝膠中可以形成偽足，轉(zhuǎn)變?yōu)殚g質(zhì)細胞樣的形態(tài)。此后，陸續(xù)有報道[3]發(fā)現(xiàn)很多物種的原腸胚、心瓣膜、肌肉、骨骼系統(tǒng)的形成都有賴于EMT。近期研究[1,4]發(fā)現(xiàn)，EMT現(xiàn)象與細胞的生物學(xué)行為密切相關(guān)。目前認為，EMT是由微環(huán)境因子作用于細胞受體，誘導(dǎo)細胞信號傳導(dǎo)通路發(fā)生變化，最終導(dǎo)致基因表達改變而形成的[4]。

綜合國內(nèi)外有關(guān)EMT基本特征的報道，總結(jié)如下：①細胞形態(tài)的變化：發(fā)生EMT的上皮細胞喪失細胞極性，變成長梭形、分散排列的間質(zhì)細胞；②細胞表面標志物變化：發(fā)生EMT的細胞上皮細胞標志蛋白如E-鈣黏蛋白（E-cadherin）和角蛋白等表達下調(diào)，間質(zhì)細胞標志蛋白如波形蛋白（Vimentin）、纖維連接蛋白 （Fibronectin）、神經(jīng)鈣粘蛋白、甲平滑肌抗原-SMA等表達上調(diào)；③細胞生物學(xué)行為變化：發(fā)生 EMT 的上皮細胞由靜止狀態(tài)變?yōu)檫\動、遷移能力較強的間質(zhì)細胞，相關(guān)蛋白質(zhì)溶解酶可降解基膜使細胞侵入細胞外基質(zhì)中。并非經(jīng)歷EMT的細胞均具備以上三個變化，但細胞遷移能力的獲得是細胞EMT的重要標志[5,6]。

2 腫瘤細胞EMT現(xiàn)象

人體的惡性腫瘤中絕大多數(shù)是上皮細胞性腫瘤，上皮腫瘤細胞發(fā)生EMT與腫瘤細胞侵襲轉(zhuǎn)移、腫瘤干細胞形成以及耐藥等行為均有著密切關(guān)系。首先，EMT是上皮細胞獲得遷移能力的方式，因而它成為上皮細胞癌浸潤、轉(zhuǎn)移的重要途徑，越來越多的研究[7]表明它與上皮細胞惡性腫瘤的侵潤和轉(zhuǎn)移關(guān)系密切。原發(fā)上皮腫瘤邊緣處發(fā)生局部侵潤的細胞常失去細胞極性以及與基底膜連接等上皮細胞表型，獲得具有較高的遷移、侵襲和降解細胞外基質(zhì)能力的間質(zhì)細胞表型，這是腫瘤離開基底膜侵潤和轉(zhuǎn)移到正常組織的必備條件，同時EMT后細胞穿透血管內(nèi)皮細胞進入血液循環(huán)的能力也增強，這些都顯示EMT與腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移的早期階段密切相關(guān)[5,8]。其次，EMT與腫瘤干細胞表型的形成、轉(zhuǎn)化過程有著密切的聯(lián)系。發(fā)生EMT的腫瘤細胞往往具有干細胞特征，這些細胞常高表達CD44high、CD24low或者CD133+亞群。研究[9,10]發(fā)現(xiàn)，EMT和腫瘤干細胞形成的過程存在相同的調(diào)控因子和信號通路（例如TGF-β），組織上皮細胞可能通過EMT過程形成腫瘤干細胞，從而調(diào)控腫瘤的形成和分化。 除此之外，EMT在腫瘤細胞耐藥過程中也起到非常關(guān)鍵作用。

3 EMT與腫瘤耐藥

腫瘤細胞在產(chǎn)生獲得性耐藥的過程中有間質(zhì)化的趨勢，而本身具有間質(zhì)分化狀態(tài)的腫瘤細胞也常表現(xiàn)為原發(fā)性耐藥的特點，EMT已逐漸被認為是腫瘤耐藥的一個新的重要機制[4]。

最初研究[11]發(fā)現(xiàn)耐奧沙利鉑的結(jié)腸癌細胞株呈現(xiàn)長梭形、極性喪失、細胞分離、偽足形成等特征，免疫熒光檢測發(fā)現(xiàn)該細胞株的上皮標志蛋白E-cadherin表達下調(diào)、間質(zhì)標志蛋白Vimentin表達上調(diào)。隨后研究[12]又在耐紫杉醇的卵巢癌細胞株中發(fā)現(xiàn)，EMT相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子Snail、Twist表達上調(diào)，侵襲相關(guān)的蛋白質(zhì)溶解酶如基質(zhì)金屬蛋白酶-2和膜型-1-基質(zhì)金屬蛋白酶均增加，致瘤實驗顯示腹膜下注射耐藥細胞株的小鼠形成腹膜播散轉(zhuǎn)移較紫杉醇敏感組小鼠多。此后的研究還發(fā)現(xiàn)阿霉素體外可誘導(dǎo)乳腺癌細胞發(fā)生EMT，EMT相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子Twist表達增多，且只有發(fā)生EMT的細胞才表現(xiàn)出侵襲轉(zhuǎn)移能力增強和多藥耐藥 （multidrug resistance, MDR）現(xiàn)象[13]。更多的研究在耐他莫昔芬的乳腺癌細胞株[14]、耐吉西他濱的胰腺癌細胞株[15,16]、耐順鉑的胰腺癌細胞株[16]以及耐5-Fu的乳腺癌、結(jié)腸癌、胰腺癌細胞株中均觀察到了EMT現(xiàn)象[17,18]。

分子靶向藥物的耐藥也與EMT關(guān)系密切。目前認為表皮生長因子絡(luò)氨酸激酶抑制劑（epidermal growth factor receptor tyrosine kinase inhibitors, EGFR-TKIs）獲得性耐藥的機制主要包括T790M二次突變和酪氨酸激酶受體家族基因MET擴增等，然而，臨床研究發(fā)現(xiàn)既沒有二次突變也沒有MET基因擴增的EGFR-TKIs耐藥患者腫瘤組織細胞呈現(xiàn)間質(zhì)特征[19]。厄洛替尼耐藥的非小細胞肺癌細胞株H460和Calu6上皮細胞標志蛋白E-cadherin表達降低，而厄洛替尼敏感細胞株H292的E-cadherin則呈現(xiàn)高表達[20,21]。吉非替尼耐藥的肺癌細胞株H157、H1730、A549、H520上皮細胞標志蛋白E-cadherin、上皮細胞粘附分子EpCAM、緊密連接體蛋白claudin4和caludin7的表達普遍較低，而吉非替尼敏感細胞株H322、H358、H1648這些蛋白表達則增高[22-25]。相反，吉非替尼耐藥細胞株間質(zhì)細胞標志蛋白Vimentin增高，而敏感細胞株中這種蛋白的表達則降低[22-25]。

4 EMT在抗腫瘤藥物耐藥中的作用機制

越來越多的研究表明，EMT與腫瘤細胞耐藥存在共同的信號調(diào)控途徑，EMT相關(guān)信號傳導(dǎo)通路的激活和失調(diào)在腫瘤細胞間質(zhì)化過程以及抗腫瘤藥物耐藥的過程中起協(xié)同的調(diào)控作用。現(xiàn)有研究[26-31]表明，調(diào)控腫瘤細胞間質(zhì)化狀態(tài)的信號途徑包括PI3K/Akt/GSK-3β/Snail、NF-κB/Snail/YY1/RKIP/PTEN環(huán)路、PI3K/Akt/HIF-1α、Notch-2、JNK/線粒體、MAPK/線粒體相關(guān)通路都已被證明可通過EMT在順鉑、吉西他濱、吉非替尼等抗腫瘤藥物耐藥過程中起關(guān)鍵性作用。

在EMT相關(guān)信號通路的調(diào)控作用下，EMT相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子（Zeb1、Slug）在抗腫瘤藥物耐藥中起關(guān)鍵調(diào)控作用，抑制EMT相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子活性，阻止其調(diào)控下游因子的能力，可以逆轉(zhuǎn)耐藥細胞間質(zhì)化狀態(tài)，實現(xiàn)恢復(fù)對抗腫瘤治療的敏感性。研究發(fā)現(xiàn)，EMT相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子Zeb1可以通過恢復(fù)組蛋白去乙酰化的作用抑制E-cadherin表達促使細胞間質(zhì)化，組蛋白去乙酰抑制劑MS-275則能抑制這種作用而增加E-cadherin表達，使間質(zhì)化的耐藥細胞恢復(fù)上皮細胞特征，從而逆轉(zhuǎn)耐藥細胞EMT狀態(tài)，該作用已在逆轉(zhuǎn)吉非替尼、吉西他濱耐藥的I期臨床試驗中得到證實[23]。此外，EMT相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子Slug在吉非替尼獲得性耐藥的過程中也起到關(guān)鍵作用，靶向敲除Slug表達能逆轉(zhuǎn)耐藥細胞株的間質(zhì)化特征，恢復(fù)耐藥細胞株對吉非替尼的敏感性[32]。

腫瘤細胞MDR過程中也伴隨著EMT的發(fā)生，高表達P-gp的多藥耐藥腫瘤細胞常表現(xiàn)出較強的侵襲、轉(zhuǎn)移能力[33]。研究發(fā)現(xiàn)，PI3K/Akt、MAPK等信號通路的激活能上調(diào)P-gp的表達，從而導(dǎo)致腫瘤MDR的發(fā)生[34]，而PI3K/Akt、MAPK等信號通路是EMT過程中重要的調(diào)控途徑[35-37]。這說明EMT和MDR的發(fā)生過程中共同的信號通路在兩者的發(fā)生機制中可能起到某種作用。此外，研究表明P-gp蛋白以及在MDR過程中起重要作用的ATP結(jié)合級聯(lián)轉(zhuǎn)運蛋白均受EMT相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子Snail、Twist的調(diào)控，這些都進一步說明了EMT與MDR之間可能存在共同的調(diào)控機制[38-40]。

5 問題與展望

綜上所述，EMT在腫瘤細胞耐藥中的作用為解決抗腫瘤藥物耐藥的難題提供了可能，但仍存在許多爭議之處和亟待解決的問題。例如惡性腫瘤組織標本中EMT檢測新方法的探索、腫瘤細胞EMT調(diào)控耐藥的多種機制和信號通路信息網(wǎng)絡(luò)的完善、以EMT信號通路作為靶點逆轉(zhuǎn)耐藥應(yīng)用于臨床能否能達到預(yù)期的治療效果等。因此，以EMT為切入點研究惡性腫瘤的耐藥還存在廣闊的研究空間和應(yīng)用前景。