細胞表型研究第一講：什麼是EMT ? 如何研究EMT？
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随着 SCI 發文量的箭式增長，簡單細胞功能實驗像增殖、遷移、侵襲、克隆形成能力越來越難以滿足 SCI 期刊編輯爸爸的刁鑽胃口。如果你也飽受創新性不足、機制研究不深入的拒稿理由之苦，下面小竅門或許能讓你的文章從一衆平庸文章中脫穎而出。
竅門源自一個神奇的細胞表型——上皮細胞間質轉化，簡稱 EMT 。EMT 簡單來說就是上皮細胞轉化為間質型細胞的過程。一般來說，這種轉化有助于細胞在胚胎中的遷移。
但癌細胞一旦發生這種轉化可就要命了，因為人類的大部分癌症主要先累及的是器官的上皮細胞層，通常情況下它們并不具備運動能力，隻要這種癌細胞老老實實待着不動，我們就有一萬種方法對付它。
可發生 EMT的癌細胞由于粘附能力顯著減弱，非常容易随着體液循環跑到别處作威作福，這就是癌症的轉移。因此EMT作為癌症研究的一個重要方向，有助于我們理解癌細胞侵襲和轉移機制。
細胞 EMT 轉化過程示意圖
最常用證明 EMT 的辦法是觀察形态或 WB、qPCR 檢測細胞 E-cadherin，N-cadherin，Vimentin 等 EMT marker 蛋白表達量變化。
不同環境下上皮和間質細胞形态示意圖
WanG, Liu Y, Zhu J, et al. 2019
然而科學研究是基于循證的相關性研究，優秀的研究和平庸的研究區别在于相關性強弱。咱們好不容易用 WB，qPCR 檢測到了 EMT 标志物的變化，編輯一句你隻證明了部分相關性，瞬間心就涼了半截（似乎感受到了編輯爸爸的無情嘲諷）。
這時候最好的方法就是把更有力的證據甩到編輯臉上——不但證明EMT标志物表達增加，還要證明增加的标志物确實和細胞 EMT 表型直接相關。把細胞 EMT 的蹤迹更生動、漂亮地呈現出來。可怎麼做呢？除了細胞形态變化和 marker 含量變化，有沒有方法能更直觀地表現細胞的 EMT 過程呢？
辦法當然有，還很多。
首先我們可以用細胞免疫熒光染色，更直接地展示 EMT marker的變化。這類研究可以總結為靶基因 A 表達變化導緻位于細胞位置 B 的 marker C含量變化，說明某個 EMT 相關細胞功能 D 改變。
Mei Xua,Siying Wangb, Yongchao Wang, et al.2018
細胞間粘附減弱可以造成癌細胞脫離原生位點發生癌轉移，因此屬于細胞 EMT 的關鍵标志之一。
在這個例子裡分别對兩組細胞中的 EMT marker E-cadherin進行了綠色免疫熒光染色。
圖中結果表明p38D179（靶基因A）過表達導緻細胞邊界處（即白色箭頭，細胞位置B）E-cadherin（marker C）免疫熒光減弱，說明p38D179與由 E-cadherin 介導的細胞間粘附減弱（EMT 相關細胞功能 D 改變）密切相關，p38D179 過表達誘導了細胞 EMT 過程。
怎麼樣，這樣是不是比簡單的檢測 EMT marker 含量變化要直觀多了。
當然，在這個模型基礎上，我們還可以增加一些花樣，比如增加一個亞細胞結構變量 E，使論據更加豐富。
細胞亞細胞結構及标志物
細胞 EMT 的重要标志是運動能力顯著增強，而表型的背後離不開細胞骨架的大力支持。細胞骨架是胞内由蛋白質搭建的骨架網絡結構，主要成分是微管、微絲和中間纖維，作用于細胞形态維持、物質運輸和運動。
微管、微絲和中間纖維等結構在細胞運動中的作用示意
因此我們也可以将之前的模型改為：靶基因A表達變化導緻位于細胞位置 B 的 marker C 含量變化，說明 marker C表征的亞細胞結構E改變，導緻某個 EMT 相關細胞功能 D 改變。
Murali A, Shin J, Yurugi H, etal. 2017
舉栗來說，上圖分别對兩組細胞中組成細胞僞足的蛋白α-actin進行了綠色免疫熒光染色。
圖中XIAP（靶基因 A ）沉默導緻細胞邊界處（細胞位置 B） α-actin （marker C）免疫熒光增強，說明由 α-actin 組成的細胞僞足數目增多（亞細胞結構變量E），從而證明 XIAP 可以增強細胞運動能力（ EMT 相關細胞功能 D 改變），XIAP的沉默誘導了細胞 EMT 過程。
依賴于僞足的細胞運動示意圖
類似的亞細胞結構變量E還有很多，比如和細胞 EMT 息息相關的細胞骨架三件套：微絲、微管、中間絲。東方不亮西方亮，總有一款适合你。
最後，除了簡單的亞細胞結構數目變化，巧妙地免疫熒光實驗設計還能生動地展現其組織方式變化對 EMT 過程的影響。
Davidson G, Dono R, Zeller R.2001
在這個例子裡分别對兩組細胞中微絲組成相關蛋白synaptopodin和黏着斑相關蛋白 paxilin 分别進行綠色和紅色熒光染色。
圖中基因（靶基因 A ）突變導緻細胞質中（細胞位置 B ）的微絲由正常的極性分布，變成了不規則的放射狀分布。由 synaptopodin（marker C1）表征的微絲（亞細胞結構變量E1）結構能夠正常聚集并終止在由 paxillin （marker C2）表征的黏着斑（亞細胞結構變量 E2）上，卻難以觸及細胞邊界，因此無法有效促進細胞運動（ EMT 相關細胞功能 D 改變）。因此在這個例子裡，基因突變通過影響微絲的自組織從而抑制了細胞的 EMT 過程。
你看，到這裡我們對 EMT 過程的解讀是不是更新穎、更細緻了。
總而言之，除了細胞粘附和運動能力等主要的 EMT 相關表型，對于神奇的細胞表型 EMT，我們能探索的還很多。借助細胞免疫熒光實驗，我們能夠直觀地展現細胞EMT過程中内在相關因素的變化，從而豐富論據，讓論點無懈可擊。
歡迎大家留言讨論，大家想看什麼方向的文章也可以留言。
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合生基因對外提供包含細胞免疫熒光實驗在内的醫學腫瘤學基礎科研服務項目。
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