编译：月下荷花来源：肿瘤资讯
结直肠癌（CRC）靶向治疗乏善可陈，需要对其生物学特性深入了解才可能发展新的治疗策略。上皮-间充质转化（EMT）指上皮细胞获得间充质表型的细胞重编程过程，EMT激活后发生的系列变化，有助于肿瘤细胞扩散、侵袭周围组织和远处转移。EMT在CRC转移进展和耐药中发挥重要作用，越来越多研究表明EMT标志物可作为CRC的预后预测指标和潜在治疗靶点。本文描述了EMT的基本过程，可靶向的EMT标志物和相关药物，探讨了靶向EMT治疗面临的困难。
EMT相关改变
EMT是多个具有共同特征过程的总和，发生多层面、可逆、涉及细胞生物学、基因表达和生理学的系列变化。证据显示，细胞重编程包括完全EMT、完全间充质上皮转化（MET）、上皮特征不完全抑制和间充质特征不完全获得，后二者称为部分EMT，部分EMT肿瘤具有较高转移潜能，其中以上皮特征较多、间充质转化较少的亚群恶性程度和转移潜能最高（图1）。
1.细胞改变
典型EMT细胞通过改变细胞外基质增加运动性和迁移能力，表现为上皮细胞间连接溶解、基底膜完整性受损、细胞极性改变和细胞骨架重排，从主要表达角蛋白转变为表达vimentin，典型的多边形、鹅卵石样上皮细胞外观丧失，呈现梭形纤维细胞样外观并表达间充质细胞标志物（如N-Cadherin、vimentin和fibronectin）和基质金属蛋白酶活性。
2.遗传学改变
发现多个参与EMT调节的重要因子的转录因子，如Snail（SNAI1）、Slug（SNAI2）、Zeb1（TCF8）、Zeb2和Twist，还发现了一些参与或受EMT基因调控或影响EMT编程的microRNAs和非编码RNAs。microRNA-（miR-）家族和miR-34家族研究最多（图1），miR-c抑制Zeb1表达，从而抑制CRC迁移和侵袭。明确这些相互作用引起的变化可更好地理解CRC的EMT。
图1.CRC的MET和EMT概略
3.生理改变
EMT和CRC获得干细胞样特征相关，推测CRC中频繁表达的CD51是干细胞标志物；TGFβ1处理后的CRC瘤球大量表达CD44和SOX2，并使得肿瘤相对耐药、免疫检查点蛋白上调、规避免疫细胞或药物的细胞毒性；干细胞样耐药由药物转运泵上调、细胞静默、DNA修复能力增强、多药耐药基因过表达和抗凋亡机制介导；激活EMT可促进TGF-β1释放，增加免疫抑制性调节T细胞，抑制CD8+细胞毒性T细胞和自然杀伤细胞，降低免疫治疗反应；EMT增加肿瘤表达PD-L1，通过与PD-1相互作用降低细胞毒性T细胞作用，对检查点阻断治疗耐药，加剧免疫逃避（图2）。
4.代谢改变
癌细胞可重编程代谢循环，以满足EMT生物能量需求。诱导EMT的信号、转录因子和长链非编码RNA可增强糖酵解和脂肪酸氧化，抑制氧化磷酸化，而抑制EMT的microRNA通过调节代谢产物转运体和代谢酶表达，抑制糖酵解和脂肪酸氧化（图2）。这些异常调节对EMT影响巨大。
图2.EMT相关变化
EMT的调节
EMT需要高度调控和协调以确保基因在空间和时间上正确激活。已证实多个因子与致癌EMT相关，包括EMT诱导剂、EMT调节剂和EMT效应剂（图3）。
图3.EMT调节概略
1.EMT诱导剂
最著名的CRC诱导剂是Wnt/β-catenin信号通路,激活后β-catenin只能停留在胞质，无法核内积累；上调Snail（EMT的核心调节因子），抑制E-Cadherin，促进迁移和局部侵袭，增强Wnt靶基因表达；增强的Wnt信号抑制GSK3β，使得Slug不被GSK3β磷酸化和β-TrCP介导的泛素化破坏。Snail和Slug累积抑制E-Cadherin是EMT的主要标志。
TGF-β信号在癌症早期具有稳定肿瘤的作用，在晚期肿瘤的作用相反。典型TGF-β信号包括I型和II型受体丝氨酸-苏氨酸激酶与配体结合后的异源二聚化，通过Smad蛋白磷酸化传递信号，与Smad2、Smad3、Smad4及其他转录因子协同促进诱导EMT的基因转录。TGF-β还可通过RhoA介导的独立Smad4途径诱导EMT。
Notch信号网络主要通过Notch1诱导Jagged1上调，参与CRC的EMT。Notch受体如Notch3激活后，增加CD44、Slug和Smad3表达，参与EMT。RAS信号通路主要包括丝裂原激活蛋白激酶和磷酸肌苷-3激酶途径。这二条途径主要由受体酪氨酸激酶激活，也受TGF-β介导的独立Smad4途径的信号影响，最终激活转录因子，如NF-κB和Snail，促进EMT。
2.EMT调节剂
调控EMT的转录机制包括Snail、Zeb和Twist家族。Snail家族的锌指转录因子与E-box结合基序结合，Snail2（Slug）与之相同。Slug与Snail能抑制E-Cadherin表达，与多种途径协同激活间充质基因表达，如vimentin、N-Cadherin和fibronectin。Slug过表达也可诱导其他EMT调控因子，如Zeb1和Zeb2。
Zeb1和Zeb2在CRC中经常上调，通过直接结合E-Cadherin启动子区域的E-box或通过招募共抑制因子C端结合蛋白调控EMT，导致E-Cadherin表达下调；Zeb1还可沉默上皮基底膜成分LAMA3，导致基底膜缺失；上调Zeb1可激活LAMC2和尿激酶纤溶酶原激活因子等间充质基因的表达，促进肿瘤侵袭；Zeb2基因过表达也可激活其他EMT蛋白，如基质金属蛋白酶9和Twist。
研究表明，Twist1和Twist2在多种癌症中过表达，激活N-Cadherin启动子，启动间充质标志物表达，如N-Cadherin和fibronectin，导致E-Cadherin介导的细胞间粘附丧失，促进EMT。
3.EMT效应剂
EMT转录因子基因水平激活后，EMT的发生还需要完成二件事：上皮粘附蛋白E-Cadherin和连接蛋白（如occludin和claudin）下调，细胞粘附不稳定；间充质蛋白表达增加（如N-Cadherin、vimentin和fibronectin），驱动细胞运动和侵袭功能。
Vimentin是细胞骨架蛋白，也是CRC的EMT指标，主要表达于间充质细胞，有助于保持细胞完整性，赋予细胞耐药性，促进细胞迁移。因此，vimentin表达增加促进CRC的侵袭。
Fibronectin是细胞外基质糖蛋白，负责间充质细胞粘附和迁移。证据表明，fibronectin与CRC发病相关，fibronectin升高与CRC预后差密切相关。研究显示，CRC的fibronectin附加结构域A通过与α9β1整合素相互作用促进癌细胞EMT，并最终导致Snail和vimentin上调，降低E-Cadherin。
EMT标志物的预后作用
分子分型和基因分型越来越多地用于肿瘤分层，预测性标志物可指导特定的治疗，预后性标志物可指导肿瘤治疗强度。数据表明，个体化的EMT标志物（如E-Cadherin缺失和vimentin过表达）可作为CRC治疗和生存的预测因子。联合分析多个CRC标志物改变，如E-Cadherin、β-catenin、vimentin、Snail和CD，与无病生存和总生存具有更强相关性。一项纵向研究显示，EMT标志物联合能改善预后能力，避免了单因素分析所致误判。
CRC共识分子分型（CMS）包括CMS1、2、3和4，其中CMS4（23%间充质）有显著的TGF激活、间质侵犯和血管生成。CMS4CRC具有EMT特征，通过Zeb1和Zeb2，肿瘤抑制性的microRNA明显减少，并与基质重塑和TGF-β特征相关，合理解释了为什么CMS4预后最差。
液体活检的EMT特征是另一有前景的预后指标。CRC患者的循环肿瘤细胞存在上皮和间充质杂合的EMT特征时，转移可能性增加，生存较差，同时还可作为治疗反应指标。循环肿瘤细胞是通过上皮细胞粘附分子（EpCAM）技术进行分离，EpCAM缺失时部分肿瘤细胞亚群无法检测到，联合分析上皮和间充质细胞标志物可解决这一问题，并能更好的预后判断。
EMT作为治疗靶点
靶向EMT诱导剂、调节剂或效应剂极具挑战性，因为途径的可塑性和异质性，而且途径间的溢出效应也会影响靶向EMT的治疗。由于多个冗余途径，靶向单一EMT受体不太可能奏效，但靶向上游转录因子可能会产生明显的表型效应。由于EMT转化细胞生物学特性的改变，如细胞流动性、侵袭性、转移性和耐药性增加，使得研究更为复杂。抑制EMT可采取三种策略：与传统抗癌药物联合，克服晚期疾病耐药性，不过化疗虽是CRC治疗的关键，但耐药不可避免；抑制EMT的药物用作辅助治疗，减少转移性疾病切除后的复发；安全性有保证前提下，EMT抑制剂作为化学预防药物使用，但最难实现。
1.靶向诱导剂
几种靶向TGF-β的治疗正在研究中，其中小分子抑制剂备受
