Dev Cell|Gerhard Christofori团队揭示部分和完全EMT对乳腺癌进展的不同贡献

2022年8月4日 0条评论 400次阅读 0人点赞

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上皮-间质转化（EMT）是一种短暂的、可逆的细胞去分化过程，癌细胞在EMT各个阶段之间转移，包括上皮、部分EMT和间充质细胞状态。EMT与癌症恶性肿瘤的各个方面有关，包括肿瘤侵袭、转移形成和治疗抗性，在EMT期间，癌细胞逐渐失去其上皮细胞-细胞粘附并获得间充质表型以及迁移和侵袭能力。2021年11月29日，瑞士巴塞尔大学生物医学系Gerhard Christofori团队在Developmental Cell上发表了题为“Distinct contributions of partial and full EMT to breast cancer malignancy”的研究论文。在本研究中，团队采用了他莫昔芬诱导的双重组酶谱系追踪系统，结合实时成像和RNA测序在转移性乳腺癌MMTV-PyMT小鼠模型中追踪经历部分或完全EMT发生频率，以及EMT各阶段之间转变的动态、时间和空间肿瘤微环境中处于部分和完全EMT状态的癌细胞形态和行为动力学。结果证实，EMT连续体不同阶段的癌细胞对乳腺癌恶性肿瘤的特征与治疗具有不同的贡献，例如肿瘤侵袭、转移和化学抗性。

研究表明，癌细胞可能会在不同程度上通过EMT和间充质-上皮转化（MET）恢复上皮状态，介于EMT的多阶段进展及其可逆性，其可调节EMT各阶段表型异质细胞群，例如全上皮、部分EMT、部分MET和全EMT状态。与EMT阶段相关的不同程度细胞可塑性是保障特定癌细胞在局部及全身性传播与在次级器官定植期间适应微环境变化和治疗的重要条件。为了在体内不可逆标记和追踪经历部分或完全EMT的乳腺癌细胞，团队在小鼠模型中建立了癌细胞特异性荧光转换系统

结果证实，在小鼠模型经他莫昔芬治疗后，表达mCherry的乳腺肿瘤细胞经历早期（部分）或晚期（完全）EMT，然后不可逆转地从mCherry转换为GFP表达，即所有经历过EMT的癌细胞都可根据GFP表达进行追踪，并证实了用于癌细胞特异性EMT追踪的新型间充质标记Cre-driver系的保真度。随后，流式细胞术分析GFP⁺肿瘤细胞谱系，结果表明，完全EMT是MMTV-PyMT小鼠肿瘤中的罕见事件，且完全间充质细胞很少恢复到上皮状态。同时，团队还结合了RNA-SEQ技术分析Tnc-CreER^T2和Cdh2-CreER^T2小鼠肿瘤细胞的分支谱系树，EMT特征数据库分析与活体成像技术监测部分EMT细胞的可塑性动力学，揭示数EMT很少发生在MMTV-PyMT转基因小鼠的原发性肿瘤中，在经历部分EMT后，癌细胞经常在接下来的7天内经历MET，而经历完整EMT的细胞则保留间充质表型。

进一步的，团队为表征肿瘤微环境中部分和完整EMT细胞的行为动力学，建立了器官型肿瘤切片培养系统结合旋转圆盘共聚焦显微镜分析技术以及免疫荧光技术，发现具有圆形形态的单个GFP⁺癌细胞增殖，而具有细长间充质形态的GFP⁺细胞则定向迁移，表明经历部分EMT的乳腺癌细胞会动态改变其表型、迁移并在原发肿瘤内形成集落，而大多数完整的EMT细胞则稳定地存在于血管周围区域。并且，团队还发现，经历部分EMT的细胞有助于肺转移和化学抗性，而完整的EMT细胞大多保留间充质表型，无法定植肺，但化疗后其可在复发性肿瘤中富集。

总而言之，EMT和MET的各个阶段，即所谓的EMT连续体，与亚稳态异质癌细胞表型的产生有关，这可能是EMT对转移和治疗抵抗的贡献在不同鼠癌模型中观察到的差异的基础。

《Dev Cell|Gerhard Christofori团队揭示部分和完全EMT对乳腺癌进展的不同贡献》

图本文图形摘要示意图。

期刊及DOI号

Dev Cell. 2021 Nov 23.

doi: 10.1016/j.devcel.2021.11.006.

题目

Distinct contributions of partial and full EMT to breast cancer malignancy

摘要

Epithelial-mesenchymal transition (EMT) is a transient, reversible process of cell de-differentiation where cancer cells transit between various stages of an EMT continuum, including epithelial, partial EMT, and mesenchymal cell states. We have employed Tamoxifen-inducible dual recombinase lineage tracing systems combined with live imaging and 5-cell RNA sequencing to track cancer cells undergoing partial or full EMT in the MMTV-PyMT mouse model of metastatic breast cancer. In primary tumors, cancer cells infrequently undergo EMT and mostly transition between epithelial and partial EMT states but rarely reach full EMT. Cells undergoing partial EMT contribute to lung metastasis and chemoresistance, whereas full EMT cells mostly retain a mesenchymal phenotype and fail to colonize the lungs. However, full EMT cancer cells are enriched in recurrent tumors upon chemotherapy. Hence, cancer cells in various stages of the EMT continuum differentially contribute to hallmarks of breast cancer malignancy, such as tumor invasion, metastasis, and chemoresistance.