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正常食管是如何發展成食管癌的？
病變過程大致可分成3步。首先得從慢性炎症（INF）開始，歷經癌前病變（包括低級別上皮內瘤變LGIN和高級別上皮內瘤變HGIN），最後進展為侵襲性食管癌。既往的一項高風險人群研究顯示，約31%的LGIN病例和74%的HGIN病例最終會發展為食管癌。
儘管我們知道食管癌病變的大致過程，但這一過程背後的機制又是什麼呢？這些正常食管上皮細胞又是受到什麼驅動，一步步變成癌症的呢？
此前，中國醫學科學院腫瘤醫院林東昕、吳晨課題組曾在《癌細胞》上發表了一篇研究，揭示了癌前病變早期出現的TP53基因雙等位缺失，或是食管癌前病變走向癌變的關鍵。這一結果無疑為食管癌演變機制的探索打開了新的突破口。
近期，他們再次發文，利用空間和單細胞轉錄組學分析技術，對小鼠和人類不同病理階段的食管鱗癌樣本進行分析後發現，上皮細胞膜受體EFNB1和其配體EPHB4之間異常的相互作用會加速細胞周期和上皮-間充質轉化（EMT），最終促進食管鱗癌進展。
進一步，他們發現，EFNB1和EPHB4之間異常的相互作用是由於TP53突變/基因缺失引發ΔNP63過表達導致的。
研究發表在《信號轉導與靶向治療》上。
論文首頁截圖
EMT是指上皮細胞通過特定程序轉化為具有間質表型細胞的生物學過程，它是上皮來源的惡性腫瘤細胞獲得遷移和侵襲能力的重要生物學過程。在食管鱗癌的發展過程中，上皮細胞會隨疾病的嚴重程度而逐漸發生改變。因此，研究人員推測，EMT很可能推動了食管鱗癌的發生和發展。
為了觀察食管鱗癌的發生髮展過程中上皮細胞的變化情況，研究人員對小鼠進行化學致癌物處理，並利用Visium空間轉錄組測序，對不同時間點獲取的五種不同組織樣本（正常組織NOR、INF、LGIN、HGIN以及ESCC）進行分析。
鑒於小鼠食管鱗癌發生在上皮中，研究人員選取了來自粘膜和粘膜下的977個點位。聚類後，除了常見的四個轉錄組（基底上層、基底層、黏膜基層和黏膜下層）區域外，研究人員還發現了一個特殊的高表達癌症相關基因的轉錄組區域，並命名為EDR。EDR出現在INF階段，會隨著病變程度的增加而逐漸擴大。
空間轉錄組分析
此外，在疾病進展過程中，研究人員觀察到，基底層上皮細胞中與Notch1相關的受體-配體相互作用逐漸減弱，而Ephrin/Eph酪氨酸激酶受體家族成員尤其是EFNB1-EPHB4相互作用在逐漸增強。
結合免疫熒光染色，研究人員發現，EFNB1-EPHB4相互作用信號位於基底層上皮細胞膜上，且該信號會隨著疾病進展逐漸加強。更重要的是，以上現象均可在人類食管鱗癌組織樣本中復現。
隨後利用人類食管鱗癌單細胞轉錄組數據集，研究人員發現，與EFNB1-EPHB4相互作用相關的基因和上皮細胞增殖、遷移、細胞周期調節以及EMT進程有關。
為了進一步驗證EFNB1-EPHB4相互作用對上皮細胞的影響，研究人員在人類正常食管上皮細胞和人類ESCC細胞系中敲除了EFNB1或EPHB4，結果發現細胞增殖明顯被抑制了，相反，當EFNB1或EPHB4過表達時，細胞增殖速度則變快了。
敲除了EFNB1或EPHB4對細胞增殖的影響
同樣，研究人員還觀察了EFNB1或EPHB4敲低和過表達對細胞周期和EMT的影響，結果發現，EFNB1或EPHB4敲低延遲了S期和G0/1細胞周期以及EMT進程，相反，EFNB1或EPHB4過表達則會加速S期和G0/1細胞周期以及EMT進程。
已知，細胞周期和MET進程受SRC/ERK/AKT信號通路調控，利用重組人源EFNB1（處理後顯著提高了SRC、ERK和AKT的磷酸化水平）和EPHB4受體抑製劑（處理後顯著降低了SRC、ERK和AKT的磷酸化水平），研究人員證實，EFNB1-EPHB4相互作用可通過激活下SRC/ERK/AKT信號通路，來實現調控細胞周期和EMT進程。
EFNB1-EPHB4相互作用對細胞周期和EMT進程的影響
進一步的功能分析顯示，TP53突變或等位基因的缺失導致的功能障礙才是一切的幕後推手，因為TP53突變或等位基因缺失會導致TP63/∆NP63出現擴增/過表達，進而導致EFNB1-EPHB4的相互作用增強，加速了細胞周期和EMT進程，最終促進食管鱗癌進展。
研究機製圖
總之，研究利用空間轉錄組測序，首次揭示了EFNB1-EPHB4異常的相互作用在食管鱗癌發展和進展中的重要作用，這一發現也為開發食管鱗癌早診早治措施提供了新的方向。
參考文獻：
[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).
本文作者丨張金旭
