头颈鳞癌角质细胞中部分上皮-间质转化状态与单细胞侵袭模式的关联研究及其治疗靶点探索

【字体：大中小】 时间：2025年07月31日 来源：The Journal of Pathology 5.2

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　　本研究揭示了头颈部鳞状细胞癌(HNSCC)中部分上皮-间质转化(p-EMT)状态与侵袭模式的分子关联，通过3D器官培养模型证实癌症相关成纤维细胞(CAFs)和TGF-β信号通路的协同作用，首次发现ZEB2和HIC1转录因子作为侵袭核心调控节点，为临床预测侵袭性提供了新型生物标志物体系。

头颈鳞癌侵袭机制的新维度：p-EMT状态与微环境互作

Abstract
头颈部鳞状细胞癌(HNSCC)转移灶的出现显著降低患者生存率，而恶性角质细胞的侵袭是转移的关键初始步骤。虽然肿瘤细胞侵袭的组织学分级能预测HNSCC预后，但决定侵袭程度的分子机制尚未完全阐明。研究团队通过3D器官培养模型和源自不同解剖部位患者的多株HNSCC角质细胞，发现了一系列代表上皮-间质转化(EMT)连续谱的细胞状态，并揭示了这些状态在TGF-β刺激和与癌症相关成纤维细胞(CAFs)共培养时的动态变化。

Introduction
作为全球第七大常见恶性肿瘤，HNSCC占头颈癌90%以上。尽管现有多模式治疗方案，晚期伴淋巴结或远处转移患者的5年生存率仍低于50%。肿瘤角质细胞向基质组织的侵袭是肿瘤播散的关键驱动因素，其侵袭模式（集体侵袭、大"芽"或单细胞侵袭）数十年来一直被用于预测疾病进展。

混合上皮-间质特征的部分EMT(p-EMT)状态与多种肿瘤的迁移、侵袭和转移相关。早期单细胞分析将p-EMT定义为淋巴结阳性肿瘤相关状态，且高p-EMT细胞富集于肿瘤岛侵袭前沿。尽管CAFs和p-EMT均促进肿瘤侵袭，但二者在HNSCC中的相互作用机制仍不清楚。

Materials and methods
研究采用来自HNSCC手术标本的6株原代角质细胞(HN8/9/20/65/285/379)和配对成纤维细胞(HN9F)，建立3D器官培养模型。通过定量9个p-EMT标志基因表达建立p-EMT评分体系，采用胶原I/Matrigel?基质模拟肿瘤微环境。侵袭指数通过肿瘤细胞面积、深度和岛数量计算，WPOI分级系统评估侵袭模式，SPOI量化单细胞侵袭比例。

Results

原代HNSCC角质细胞的2D形态学特征与p-EMT评分和3D侵袭相关
角质细胞呈现从典型上皮集落到间质样单细胞的形态谱系，长度-宽度比(LWR)与p-EMT评分显著相关(r=0.95)。所有细胞均表达E-钙黏蛋白，高LWR细胞同时表达N-钙黏蛋白。内源性TGF-β水平与p-EMT无关，但LWR与3D培养侵袭程度呈正相关。
TGF-β1暴露增强应答细胞的p-EMT和侵袭
SMAD3磷酸化检测鉴定出两株TGF-β无应答细胞(HN9/HN20)。在应答细胞中，5 ng/ml TGF-β1处理使p-EMT评分升高2-4倍，并显著增加3D侵袭。值得注意的是，PDPN、PAI1和VIM mRNA表达与侵袭指数高度相关(r>0.85)。
成纤维细胞驱动不依赖p-EMT和TGF-应答的侵袭
CAFs的引入使所有角质细胞的侵袭程度提高一个数量级，且不受TGF-β刺激影响。尽管TGF-β受体抑制剂SB431542能降低应答细胞的侵袭，但PDPN表达在CAFs存在时普遍升高，提示CAFs通过非经典途径调控侵袭。
3D侵袭模式反映原发肿瘤特征
除HN285外，添加CAFs的器官培养WPOI评分均更接近对应原发肿瘤。免疫荧光显示PDPN表达与WPOI正相关，证实模型临床相关性。特别发现SPOI（单细胞侵袭比例）与基础p-EMT评分显著相关，提示内源性EMT状态决定侵袭模式。
转录因子调控网络的二分法
全外显子测序发现HN9存在TGFBR2 exon6纯合缺失。RNA测序显示p-EMT标志基因呈患者特异性模块化表达。启动子分析发现：ZEB2等因子调控基础侵袭，而HIC1特异性关联CAFs介导的侵袭。野生型TP53细胞中HIC1表达更高，暗示p53-HIC1轴的作用。