揭秘食管鳞癌演变机制
2024-01-08
*仅供医学专业人士阅读参考正常食管是如何发展成食管癌的？病变过程大致可分成3步。首先得从慢性炎症（INF）开始，历经癌前病变（包括低级别上皮内瘤变LGIN和高级别上皮内瘤变HGIN），最后进展为侵袭性食管癌。既往的一项高风险人群研究显示，约31%的LGIN病例和74%的HGIN病例最终会发展为食管癌。尽管我们知道食管癌病变的大致过程，但这一过程背后的机制又是什么呢？这些正常食管上皮细胞又是受到什么驱动，一步步变成癌症的呢？此前，中国医学科学院肿瘤医院林东昕、吴晨课题组曾在《癌细胞》上发表了一篇研究，揭示了癌前病变早期出现的TP53基因双等位缺失，或是食管癌前病变走向癌变的关键。这一结果无疑为食管癌演变机制的探索打开了新的突破口。近期，他们再次发文，利用空间和单细胞转录组学分析技术，对小鼠和人类不同病理阶段的食管鳞癌样本进行分析后发现，上皮细胞膜受体EFNB1和其配体EPHB4之间异常的相互作用会加速细胞周期和上皮-间充质转化（EMT），最终促进食管鳞癌进展。进一步，他们发现，EFNB1和EPHB4之间异常的相互作用是由于TP53突变/基因缺失引发ΔNP63过表达导致的。研究发表在《信号转导与靶向治疗》上。论文首页截图EMT是指上皮细胞通过特定程序转化为具有间质表型细胞的生物学过程，它是上皮来源的恶性肿瘤细胞获得迁移和侵袭能力的重要生物学过程。在食管鳞癌的发展过程中，上皮细胞会随疾病的严重程度而逐渐发生改变。因此，研究人员推测，EMT很可能推动了食管鳞癌的发生和发展。为了观察食管鳞癌的发生发展过程中上皮细胞的变化情况，研究人员对小鼠进行化学致癌物处理，并利用Visium空间转录组测序，对不同时间点获取的五种不同组织样本（正常组织NOR、INF、LGIN、HGIN以及ESCC）进行分析。鉴于小鼠食管鳞癌发生在上皮中，研究人员选取了来自粘膜和粘膜下的977个点位。聚类后，除了常见的四个转录组（基底上层、基底层、黏膜基层和黏膜下层）区域外，研究人员还发现了一个特殊的高表达癌症相关基因的转录组区域，并命名为EDR。EDR出现在INF阶段，会随着病变程度的增加而逐渐扩大。空间转录组分析此外，在疾病进展过程中，研究人员观察到，基底层上皮细胞中与Notch1相关的受体-配体相互作用逐渐减弱，而Ephrin/Eph酪氨酸激酶受体家族成员尤其是EFNB1-EPHB4相互作用在逐渐增强。结合免疫荧光染色，研究人员发现，EFNB1-EPHB4相互作用信号位于基底层上皮细胞膜上，且该信号会随着疾病进展逐渐加强。更重要的是，以上现象均可在人类食管鳞癌组织样本中复现。随后利用人类食管鳞癌单细胞转录组数据集，研究人员发现，与EFNB1-EPHB4相互作用相关的基因和上皮细胞增殖、迁移、细胞周期调节以及EMT进程有关。为了进一步验证EFNB1-EPHB4相互作用对上皮细胞的影响，研究人员在人类正常食管上皮细胞和人类ESCC细胞系中敲除了EFNB1或EPHB4，结果发现细胞增殖明显被抑制了，相反，当EFNB1或EPHB4过表达时，细胞增殖速度则变快了。敲除了EFNB1或EPHB4对细胞增殖的影响同样，研究人员还观察了EFNB1或EPHB4敲低和过表达对细胞周期和EMT的影响，结果发现，EFNB1或EPHB4敲低延迟了S期和G0/1细胞周期以及EMT进程，相反，EFNB1或EPHB4过表达则会加速S期和G0/1细胞周期以及EMT进程。已知，细胞周期和MET进程受SRC/ERK/AKT信号通路调控，利用重组人源EFNB1（处理后显著提高了SRC、ERK和AKT的磷酸化水平）和EPHB4受体抑制剂（处理后显著降低了SRC、ERK和AKT的磷酸化水平），研究人员证实，EFNB1-EPHB4相互作用可通过激活下SRC/ERK/AKT信号通路，来实现调控细胞周期和EMT进程。EFNB1-EPHB4相互作用对细胞周期和EMT进程的影响进一步的功能分析显示，TP53突变或等位基因的缺失导致的功能障碍才是一切的幕后推手，因为TP53突变或等位基因缺失会导致TP63/∆NP63出现扩增/过表达，进而导致EFNB1-EPHB4的相互作用增强，加速了细胞周期和EMT进程，最终促进食管鳞癌进展。研究机制图总之，研究利用空间转录组测序，首次揭示了EFNB1-EPHB4异常的相互作用在食管鳞癌发展和进展中的重要作用，这一发现也为开发食管鳞癌早诊早治措施提供了新的方向。参考文献：[1]Chen, L., Zhu, S., Liu, T. et al. Aberrant epithelial cell interaction promotes esophageal squamous-cell carcinoma development and progression. Sig Transduct Target Ther 8, 453 (2023). 本文作者丨张金旭
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