7月14日，國際知名學術期刊Developmental Cell在線發(fā)表了中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心（生物化學與細胞生物學研究所）周斌研究組的研究成果“Genetic Fate Mapping of Transient Cell Fate Reveals N-cadherin Activity and Function in Tumor Metastasis”。

該研究提示在乳腺癌轉移過程中，腫瘤細胞的上皮細胞向間充質細胞轉換（ epithelial-mesenchymal transition, EMT ）具有異質性，原位腫瘤細胞會發(fā)生N-Cadherin依賴的EMT，并且發(fā)生N-Cadherin依賴的EMT的腫瘤細胞貢獻形成了大部分的肺轉移灶，而原位發(fā)生Vimentin依賴的EMT的腫瘤細胞并不會貢獻形成肺轉移灶。該工作為乳腺癌腫瘤轉移的臨床防治提供了重要基礎信息和新的研究方向。

南模生物為該研究提供了Vim LSL-Dre;N-cad-LSL-Dre小鼠模型。

國家癌癥中心發(fā)布的最新數(shù)據(jù)顯示，乳腺癌是女性群體的最高發(fā)癌癥，已經(jīng)成為當前社會的重大公共衛(wèi)生問題。原發(fā)的乳腺癌患者在手術治療后加以適當?shù)姆暖熁蛘呋煟哂休^好的預后結果。但是由于乳腺癌細胞喪失了正常的細胞特性，細胞之間的連接變得松散，容易脫落，進入血液系統(tǒng)或者淋巴系統(tǒng)進行轉移，在遠端器官，如肺，骨，肝等器官處形成轉移灶，威脅患者生命。因此對于乳腺癌轉移方式及其機理的研究意義重大。

轉移的腫瘤細胞是否發(fā)生上皮細胞向間充質細胞的轉換一直是腫瘤研究領域的一大熱點。在這個過程中，上皮細胞失去其特有的生物學特征，例如失去細胞極性，失去與基底膜的連接而被賦予一些間充質細胞的特性，細胞形態(tài)呈紡錘形，具有比較強的遷移和侵襲能力，具有抗凋亡和降解細胞外基質的能力。

傳統(tǒng)的依賴Cre-LoxP的單同源重組譜系示蹤技術雖然可以在體揭示細胞命運，但很難捕捉腫瘤模型中瞬時的、可逆的EMT過程。在本研究項目中，周斌研究組科研人員基于雙同源重組系統(tǒng)創(chuàng)建無縫隙的譜系示蹤技術，以自發(fā)性乳腺癌腫瘤模型小鼠MMTV-PyMT為研究對象，利用Kit-CreER來標記小鼠乳腺管腔上皮細胞，構建用于示蹤EMT的基因敲入小鼠N-Cad-LSL-Dre和Vim-LSL-Dre，利用雙同源報告基因小鼠NR1來同時示蹤發(fā)生過和未發(fā)生過EMT的乳腺腫瘤細胞。

研究人員將Kit-CreER;EMTgene-LSL-Dre;NR1（EMTracer小鼠，EMTgene可以是一些公認的間充質細胞的分子標記，例如Vimentin和N-cadherin）與MMTV-PyMT配在一起，經(jīng)他莫昔芬誘導后，Kit-CreER表達的Cre識別報告基因NR1和EMTgene-LSL-Dre兩個基因上的LoxP位點發(fā)生同源重組。Kit-CreER與報告基因NR1的LoxP發(fā)生重組，使Kit+的上皮細胞被標記上綠色熒光蛋白（ZsGreen），可以譜系示蹤Kit+的上皮細胞在乳腺穩(wěn)態(tài)維持中的細胞命運（圖A）。

Kit-CreER與EMTgene-LSL-Dre的LoxP發(fā)生重組，使介于兩個LoxP之間的stop序列被切掉，當發(fā)生上皮細胞向間充質細胞的轉換后，EMTgene就會啟動表達，使EMTgene后面的Dre表達出來，與報告基因NR1的Rox發(fā)生同源重組，使報告基因NR1位于兩個Rox位點之間的Rox-LoxP-stop-LoxP-ZsGreen-PolyA-Rox序列被切掉，從而啟動紅色熒光蛋白（tdTomato)的表達，使發(fā)生過EMT的細胞由之前的綠色熒光蛋白（ZsGreen）轉變成紅色熒光蛋白（tdTomato)，實現(xiàn)對EMT的監(jiān)測（圖B）。

并且，EMTgene-LSL-Dre的stop序列被切掉以后，Dre將持續(xù)表達，盡管EMT過程可以是瞬時的、可逆的，利用EMTracer小鼠可以實現(xiàn)對EMT過程的持續(xù)監(jiān)測，彌補了誘導型CreER在監(jiān)測EMT過程的缺陷。

實驗結果提示，乳腺原位發(fā)生過N-Cadherin依賴的EMT的腫瘤細胞會貢獻形成大部分的肺轉移灶，并且將N-Cadherin在乳腺腫瘤細胞中特異性敲除會減少肺轉移灶的形成，減弱腫瘤細胞的轉移能力，而乳腺原位發(fā)生過Vimentin依賴的EMT的腫瘤細胞不會貢獻肺轉移灶的形成，并且Vimentin全敲的乳腺腫瘤小鼠依然可以形成肺轉移灶（圖C）。