上皮-间质转化通过表观遗传机制沉默HER2过表达：对乳腺癌靶向治疗耐药的新见解

本研究针对上皮-间质转化（EMT）是否导致HER2表达沉默这一关键问题，通过观察性研究和实验验证相结合的方法，发现在化生性乳腺癌和TGFβ1诱导的EMT模型中，虽然HER2基因扩增持续存在，但mRNA和蛋白表达均被显著抑制。这一发现揭示了EMT介导的表观遗传调控是HER2阳性乳腺癌靶向治疗耐药的重要机制，为克服耐药提供了新的理论依据。

在乳腺癌研究领域，上皮-间质转化（EMT）一直是个备受关注的现象。这个过程就像细胞玩了一场"变形记"，上皮细胞获得间质细胞的特征，从而获得迁移和侵袭的能力。从胚胎发育到癌症的侵袭转移，EMT都扮演着关键角色。但有个有趣的现象困扰着科学家们：大多数上皮来源的癌症在侵袭和转移过程中都保持着上皮细胞的形态特征，这就意味着如果EMT发生了，那么必须再来个反向过程——间质-上皮转化（MET），这样细胞才能恢复原貌。

然而，有一类特殊的乳腺癌——化生性癌（MC），打破了这种常规认知。这类肿瘤展现出独特的"双相"特征，既包含典型的上皮成分，又含有间质或梭形细胞成分，仿佛同时存在着两种不同身份的细胞。更令人惊讶的是，虽然90-95%的化生性癌属于三重阴性（缺乏雌激素受体、孕激素受体和HER2表达），但仍有5-10%的病例存在HER2基因的扩增和过表达。HER2作为乳腺癌靶向治疗的重要靶点，其表达调控机制直接关系到治疗效果的成败。

近年来，生物信息学分析提示HER2表达与上皮表型标志物基因表达呈正相关，而与间质表型标志物基因表达呈负相关。这不禁让人猜想：EMT过程是否会导致HER2表达的沉默？如果是这样，那么EMT可能就是HER2靶向治疗耐药的一个潜在机制。为了验证这一假说，Kiandra N. Hawkins等研究人员在《Journal of Mammary Gland Biology and Neoplasia》上发表了他们的最新研究成果。

研究人员综合运用了多种技术方法开展本研究。他们通过自然语言信息仓库数据库检索并收集了包括浸润性导管癌（IDC）、炎性乳腺癌（IBC）和化生性癌（MC）在内的300例人类乳腺癌样本，构建了组织微阵列（TMA）。利用上皮识别算法（ERAs）和特异性识别算法（SRAs）进行图像分析，同时采用免疫组织化学技术检测E-钙黏蛋白（CDH1）、HER2和波形蛋白（VIM）的表达。通过荧光原位杂交（FISH）分析HER2基因扩增状态，并利用激光捕获显微切割技术分离特定细胞群体。在体外实验中，研究人员使用TGFβ1结合血清饥饿方法诱导EMT，并通过实时定量RT-PCR和Western blot分别在mRNA和蛋白水平上验证EMT标志物和HER2的表达变化。

Histology of monophasic v biphasic breast carcinomas

研究人员首先比较了单相和双相乳腺癌的组织学特征。大多数人类乳腺癌在导管原位癌区域、浸润区域和淋巴血管癌栓区域都表现出单一的上皮形态。与此形成鲜明对比的是，化生性乳腺癌显示出明显的双相特征，同时包含上皮成分和间质成分，提示EMT可能自然发生。

Absence of EMT in monophasic breast carcinomas

通过使用炎性乳腺癌的患者来源异种移植模型Mary-X，研究人员发现在非癌栓区域和癌栓区域都持续存在强烈的E-钙黏蛋白（CDH1）膜免疫反应性。Western blot分析显示，在癌栓和非癌栓区域都存在完整的CDH1及其蛋白水解片段表达，但未发现整体CDH1表达的降低，表明在单相乳腺癌的进展中不存在EMT。

Presence of EMT in biphasic metaplastic breast carcinomas

在化生性癌病例中，上皮区域存在强烈的CDH1膜免疫反应性，而在间质区域则缺失，表明存在EMT。在HER2过表达的化生性癌病例中，虽然FISH显示上皮和间质区域都存在HER2基因扩增，但HER2蛋白在上皮区域强烈存在，在间质区域却显著缺失。

10倍）在两个区域均存在。D但是上皮相（E）中存在的高HER2表达在间质相（M）中被沉默。提供了比例尺'>

EMT quantitative comparisons in IDC v MC

图像分析显示，在浸润性导管癌的单相非癌栓和癌栓区域都持续存在高CDH1表达和低波形蛋白（VIM）表达。相反，双相化生性癌在上皮区域显示高CDH1和低VIM表达，在间质区域则相反，表明确实发生了EMT。在HER2过表达的浸润性导管癌和化生性癌病例中，HER2过表达在浸润性导管癌的癌栓区域持续存在，但在化生性癌的间质区域缺失。RT-PCR研究证实了EMT在化生性癌中的存在，但在浸润性导管癌中缺失，并且伴随着HER2表达的显著表观遗传沉默。

Effects of EMT induction in breast carcinoma cell lines

研究人员将最初对化生性癌中自然发生EMT的研究扩展到通过乳腺癌细胞系（MCF7和HTB20）实验诱导EMT。他们使用TGFβ1在血清饥饿存在下诱导EMT。MCF7细胞系和HTB20细胞系都表现出上皮形态并成簇生长，但TGFβ1在血清饥饿存在下能够在两种细胞系中同等诱导梭形细胞形态变化。两种细胞系都强烈表达CDH1，但VIM阴性。TGFβ1在血清饥饿存在下降低了两种细胞系的CDH1表达，但增加了VIM表达。HER2在HTB20乳腺癌细胞系中扩增和过表达，在MCF7细胞系中未扩增也未过表达。TGFβ1在血清饥饿存在下对MCF7细胞系中的HER2没有影响，但在HTB20细胞系中消除了HER2表达，尽管HER2基因扩增持续存在。

4（N）和 resulting HER2过表达（O）。TGFβ1诱导EMT表现为诱导梭形细胞形态（P）和阴性CDH1免疫反应性（Q）和阳性VIM免疫反应性（R）。HTB20中的HER2仍然通过FISH扩增（S），但TGFβ1完全沉默HER2表达（T）。提供了比例尺'>

Quantitative comparisons with EMT induction in breast carcinoma cell lines

RT-PCR研究证实了TGFβ1在血清饥饿存在下诱导MCF7和HTB20细胞系EMT的有效性。在过表达HER2的HTB20细胞系中，TGFβ1诱导EMT显著降低了HER2 mRNA水平。

本研究提供了直接证据，表明自然发生和诱导的上皮-间质转化（EMT）都会导致HER2过表达的表观遗传沉默。这一发现具有重要的理论和临床意义。从机制上讲，研究揭示了EMT不仅影响细胞形态和运动相关基因的表达，还能显著调控HER2等重要治疗靶点的表达，这主要通过转录水平的下调来实现，而非改变基因的拷贝数。这种表观遗传层面的调控为理解肿瘤异质性和治疗耐药提供了新的视角。

在临床意义上，这一发现解释了部分HER2阳性乳腺癌患者对靶向治疗耐药的潜在原因。当肿瘤细胞发生EMT时，即使HER2基因仍然扩增，其蛋白表达可能已经被沉默，从而导致针对HER2的靶向药物失效。这提示临床医生在治疗过程中需要关注肿瘤细胞的EMT状态，特别是对于那些最初HER2阳性但后来出现治疗抵抗的患者。

此外，研究还强调了化生性乳腺癌（MC）作为一个天然模型在研究EMT中的独特价值。这类肿瘤的双相特性为观察EMT的自然发生及其分子后果提供了难得的窗口。同时，研究采用的TGFβ1诱导EMT的实验模型也证明是研究这一过程的可靠工具。

研究人员在讨论中指出，HER2表达的沉默可能是HER2靶向治疗耐药的多种机制之一，其他机制还包括HER2蛋白脱落、HER2信号改变以及包括microRNAs在内的HER2中和基因。然而，最简单和最直接的机制仍然是HER2表达的沉默，而这种沉默伴随着自然和诱导的EMT。本质上，EMT将HER2阳性的化生性癌转化为三阴性状态。

总之，这项研究不仅深化了我们对EMT生物学功能的理解，还为克服乳腺癌靶向治疗耐药提供了新的思路。未来研究可以进一步探索逆转EMT介导的HER2沉默的策略，或许能够为HER2阳性乳腺癌患者带来新的治疗希望。研究结果强调，在乳腺癌的精准治疗时代，除了关注传统的生物标志物外，还需要充分考虑肿瘤细胞的动态演化过程，如EMT，这些过程可能显著影响治疗靶点的可用性和治疗效果。