《Oncogenesis》：Cytoskeleton reorganization induced by a novel K6-K14 keratin fusion promotes cancer stemness and cellular plasticity via cGAS-STING selection
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本研究针对细胞骨架异常在肿瘤演进中的作用机制尚不明确的问题，聚焦头颈鳞癌（HNSCC）中新型K6-K14/V5角蛋白融合变异体，通过多组学分析及功能实验，发现其诱导核变形与DNA损伤，激活cGAS-STING信号通路，进而通过自噬介导的休眠逃逸促进部分上皮-间质转化（pEMT）和细胞外囊泡（EV）依赖的肿瘤微环境重塑，最终增强癌症干细胞性及转移能力。该研究为理解细胞骨架相关基因突变直接驱动癌症进化提供了新模型，发表于《Oncogenesis》。
在肿瘤的复杂演进过程中，细胞骨架的动态重构长期以来被视为癌症细胞迁移与侵袭的“执行者”，但其如何主动驱动恶性转化仍迷雾重重。尤其当细胞骨架的核心成分——如角蛋白家族——发生基因变异时，它们是否仅是被动伴随现象，还是能够主动重塑细胞命运？这一科学问题吸引着众多研究者的目光。近年来，学者们在头颈鳞状细胞癌（HNSCC）中发现了一系列角蛋白基因融合事件，其中K6-K14/V5这一新型融合变异体尤为引人注目：它不仅在患者中检出率高，且与术后复发风险显著相关，但其作用机制一直未被阐明。
发表于《Oncogenesis》的这项研究，正是直面这一挑战。团队发现，K6-K14/V5的表达会破坏细胞中间丝网络，引发灾难性核变形与DNA断裂，进而激活cGAS-STING天然免疫通路。令人惊讶的是，这种看似致命的危机竟能通过诱导自噬，使部分细胞进入休眠状态并在胶原基质中幸存。这些“劫后余生”的细胞通过重组角蛋白表达谱，获得部分上皮-间质转化（pEMT）表型，进而恢复力学感知能力，形成显著细胞突起并高表达基质金属蛋白酶（MMP），最终通过细胞外囊泡（EV）激活FGF-FGFR轴，促进肿瘤再生与转移。该研究首次揭示角蛋白融合可通过力学-生物学耦合信号推动癌症进化，为靶向细胞骨架异常的策略提供了新思路。
研究关键方法包括：利用基因构建体建立稳定表达K6-K14/V5的细胞模型；通过原子力显微镜（AFM）分析细胞力学性质；采用转录组测序（RNA-seq）与基因集富集分析（GSEA）解析信号通路；借助透射电镜（tEM）观察超微结构；使用体外3D共培养、Transwell侵袭实验及裸鼠移植瘤模型验证表型；并基于临床HNSCC样本（来源：中国医科大学附属医院队列）进行融合特异性qPCR与免疫组化验证。
急性K6-K14/V5表达触发核变形与DNA损伤，激活cGAS-STING信号
研究团队首先在Cal27和FaDu细胞中瞬时表达K6-K14/V5，发现其形成核周聚集物，导致核膜破裂、核体积缩小和DNA含量丢失。彗星实验与γH2AX/磷酸化CHK2焦点形成证实DNA断裂显著增加，并伴随ATM/ATR-p53-p21通路激活。进一步实验显示cGAS与STING在胞质中聚集，表明DNA损伤反应通过cGAS-STING通路诱发I型干扰素信号。
细胞力学感知丧失促使细胞在胶原基质中适应性存活
通过肌动蛋白染色与原子力显微镜检测，发现K6-K14/V5表达细胞表现为应力纤维解体、铺展面积减小和细胞高度增加，提示力学感知能力下降。值得注意的是，这些细胞在常规培养中逐渐死亡，但在胶原凝胶上却能存活并形成球状聚集体（命名为3D-V5细胞），表明基质刚性偏好的改变是细胞适应性生存的关键。
自噬诱导维持基因组不稳定细胞的休眠状态
RNA-seq分析显示3D-V5细胞中自噬相关基因（如LC3、ATG5）显著上调，免疫印迹与电镜观察进一步证实自噬小体形成及线粒体自噬（mitophagy）活跃。GSEA分析提示维生素A-视黄酸信号通路激活，该通路与干细胞休眠和染色质重构密切相关，为细胞在应激下进入休眠状态提供了分子基础。
角质蛋白网络重组驱动pEMT表型与癌症干细胞性
长期存活的3D-V5细胞重新构建角蛋白网络，并上调K19、K14、K17等与侵袭性相关的角蛋白。基因签名分析显示细胞呈现pEMT特征：上皮基因评分（E-score）与间质基因评分（M-score）处于过渡状态，且MMP10、SOX2等pEMT标志分子高表达。3D共培养实验中，3D-V5细胞在球体表面形成“细胞壳”，极限稀释实验证实其癌症起始细胞（CIC）频率显著升高，表明干细胞特性增强。
细胞骨架重组恢复力学特性并促进侵袭行为
3D-V5细胞中肌动蛋白结合与微管组织相关基因形成紧密互作网络，原子力显微镜检测显示核刚度恢复。Piezo2机械敏感通道及其下游钙信号分子上调，应力纤维排列有序性（通过肌动蛋白排列评分AAS评估）提高。在3D环境中，细胞伸出侵袭性伪足，MMP1/10/13表达上升而抑制因子TIMP2下降，Transwell实验证实其侵袭能力显著增强。
细胞外囊泡介导肿瘤-基质互作助推体内成瘤
透射电镜与纳米粒子追踪分析显示3D-V5细胞分泌更多细胞外囊泡（EV）。转录组与配体-受体配对分析发现，这些EV富含FGF10/17等因子，可激活癌相关成纤维细胞（CAF）中的PLXNA4-SEMA6A轴，进而通过FGFR1/FGFR3信号促进肿瘤生长。在裸鼠模型中，3D-V5细胞形成低分化、浸润性肿瘤，瘤内可见细胞 cannibalism（细胞吞噬）现象，侵袭前沿CD44与磷酸化FGFR1/FGFR3高表达，40%的移植瘤发生腹腔转移。临床样本验证表明，角蛋白融合阳性HNSCC中STING与p-FGFR3共激活，且与HPV感染状态无关。
结论与讨论：细胞骨架重构作为癌症进化的力学引擎
本研究系统阐释了K6-K14/V5角蛋白融合通过破坏核机械完整性，激活cGAS-STING信号与自噬，促使细胞在休眠中完成基因组重塑与表型进化。幸存细胞通过pEMT程序恢复力学适应性，并借助EV介导的FGF-FGFR信号重构肿瘤微环境，最终实现癌症干细胞扩增与转移。该模型突破了传统“细胞骨架被动响应”观念，揭示力学信号异常可直接作为癌症进化的驱动力。未来研究可聚焦染色质可及性（如ATAC-seq）与免疫微环境互作，为靶向癌症力学异质性的疗法提供新靶点。
