《iScience》：ACTG1 facilitates proliferation and epithelial-mesenchymal transition-mediated metastasis via COL21A1 in gastric cancer
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本研究针对胃癌（GC）治疗靶点有限、预后差的现状，深入探讨了γ-肌动蛋白（ACTG1）在其中的作用机制。通过生物信息学、功能学实验（体外/体内）及RNA测序，研究人员发现高表达ACTG1预示患者预后不良，并通过下调COL21A1抑制胃癌细胞的增殖、迁移、侵袭和上皮-间质转化（EMT）。研究表明，ACTG1/COL21A1轴是驱动胃癌进展的关键通路，为胃癌的临床治疗提供了新的潜在干预靶点。
胃癌是全球最常见的恶性肿瘤之一，其发病率和死亡率常年居高不下，分别位列全球第五和第四。更严峻的是，由于缺乏有效的无创筛查手段，许多患者在确诊时已进入晚期，导致中位总生存期仅为8个月左右，预后极不理想。面对有限的治疗方案，深入探索胃癌发生发展的分子机制，寻找新的治疗靶点，成为提高患者生存率的关键所在。近期，一项发表在《iScience》上的研究，将目光投向了一个看似熟悉却又神秘的蛋白——γ-肌动蛋白（ACTG1），揭示了它在驱动胃癌“茁壮成长”和“四处流窜”过程中的核心作用。
为了探寻胃癌的潜在治疗靶点，研究人员综合运用了生物信息学分析、细胞功能实验、动物模型验证以及分子机制探索等多种技术手段。他们首先分析了癌症基因组图谱（TCGA）数据库，并结合临床样本，确认了ACTG1在胃癌中的表达及其与预后的关联。随后，利用CRISPR/Cas9技术成功构建了稳定下调ACTG1的胃癌细胞系，并通过细胞增殖（CCK-8、克隆形成）、迁移（划痕愈合实验）和侵袭（Transwell实验）等实验，在体外评估了ACTG1的功能。在体内，研究人员建立了裸鼠皮下成瘤模型和肺转移模型，观察了ACTG1对胃癌生长和远处转移的影响。为了探究其下游机制，他们对ACTG1敲低细胞进行了RNA测序，并结合KEGG通路分析和逆转录定量PCR（RT-qPCR）验证，锁定了一个关键的效应分子——COL21A1。最后，通过过表达COL21A1进行“功能回复”实验，证实了ACTG1通过调控COL21A1发挥其促癌作用。
ACTG1在胃癌患者中高表达并与不良预后相关
研究人员首先对公开数据库进行分析，发现ACTG1在胃癌组织中的表达水平显著高于正常组织。生存分析进一步显示，ACTG1高表达的胃癌患者总体生存期和无病生存期更短，提示ACTG1与不良预后密切相关。通过对临床样本进行免疫组化（IHC）染色，以及对比胃癌细胞系（AGS、HGC-27、MKN-45）与正常胃黏膜细胞（GES-1）的mRNA和蛋白水平，均证实ACTG1在胃癌中存在上调现象。这些结果共同表明，ACTG1是胃癌中一个有潜力的诊断和预后生物标志物。
敲低ACTG1抑制胃癌细胞的增殖
为了探究ACTG1的生物学功能，研究人员利用CRISPR/Cas9技术在AGS和HGC-27细胞中成功敲低了ACTG1的表达。功能实验结果显示，敲低ACTG1显著抑制了胃癌细胞的增殖能力，具体表现为CCK-8检测的细胞活力下降和克隆形成数量减少。同时，细胞增殖相关蛋白PCNA的表达也随之降低。这些发现表明，ACTG1是维持胃癌细胞旺盛增殖能力所必需的。
敲低ACTG1抑制胃癌的迁移和侵袭
癌症的致命之处在于其转移能力。本研究发现，敲低ACTG1后，胃癌细胞的迁移（通过划痕愈合实验评估）和侵袭（通过Transwell实验评估）能力均受到显著抑制。这表明ACTG1不仅促进胃癌生长，还在其“迁移”和“入侵”过程中扮演了关键角色，是推动胃癌转移的重要因子。
敲低ACTG1在体内抑制胃癌的增殖和转移
体内实验进一步验证了ACTG1的促癌作用。在裸鼠皮下移植瘤模型中，与对照组相比，注射了敲低ACTG1的HGC-27细胞的小鼠，其肿瘤体积和重量都明显减小，肿瘤组织中增殖标志物Ki-67的表达也显著降低。更重要的是，在肺转移模型中，敲低ACTG1的细胞在肺部的定植能力大大减弱。这些结果强有力地证明，ACTG1在活体动物水平上同样驱动着胃癌的生长和远处转移。
ACTG1通过激活COL21A1促进胃癌进展
机制探索是研究的核心。为了找到ACTG1的下游“帮手”，研究人员对敲低ACTG1的细胞进行了RNA测序分析。结果发现，有164个基因的表达随ACTG1敲低而下调。KEGG通路富集分析提示，这些基因显著富集在细胞外基质（ECM）受体相互作用、黏附斑等相关通路，而这些通路与上皮-间质转化（EMT）过程紧密相连。Western blot检测证实，敲低ACTG1后，上皮标志物E-钙黏蛋白（E-cadherin）表达上调，而间质标志物波形蛋白（Vimentin）以及基质金属蛋白酶MMP9和MMP2表达下调，这确证了ACTG1能调控EMT过程。在众多下调的基因中，胶原蛋白XXIα1（COL21A1）引起了研究人员的注意。COL21A1是细胞外基质的重要成分，而细胞外基质的重塑是EMT和肿瘤转移的关键环节。RT-qPCR验证了敲低ACTG1确实能显著抑制COL21A1的表达。
过表达COL21A1可回复ACTG1敲低对胃癌增殖、迁移和上皮-间质转化的抑制作用
为确认COL21A1是ACTG1发挥作用的关键介质，研究人员在敲低ACTG1的细胞中重新过表达了COL21A1。结果显示，过表达COL21A1能够有效逆转因ACTG1敲低导致的细胞增殖抑制、迁移能力下降以及EMT相关蛋白（E-cadherin, Vimentin, MMP9, MMP2）的表达改变。这一“功能回复”实验清晰地证明了，ACTG1正是通过上调COL21A1，进而促进胃癌的增殖、迁移和EMT过程。
研究结论与讨论
本研究系统阐明了ACTG1/COL21A1轴在胃癌进展中的关键作用。研究人员发现，ACTG1在胃癌中高表达且与患者不良预后相关。功能上，ACTG1是维持胃癌细胞增殖、迁移、侵袭以及在体内成瘤和转移所必需的。机制上，ACTG1通过转录上调COL21A1的表达，驱动细胞外基质重塑和EMT程序，从而为胃癌细胞的扩散和定植创造有利的微环境。这项研究的意义在于，首次在胃癌中揭示了细胞骨架蛋白ACTG1通过调控胶原蛋白COL21A1来驱动肿瘤恶性进展的全新机制。ACTG1/COL21A1轴不仅为理解胃癌的转移提供了新的理论视角，更重要的是，它有望成为一个全新的治疗靶点。针对该轴开发抑制剂，可能有望同时抑制肿瘤生长和转移，为改善目前胃癌尤其是晚期胃癌治疗乏术的困境带来新的希望。当然，该研究也存在一定局限，例如ACTG1如何精确调控COL21A1转录的分子细节、该轴在更大临床队列中的验证、以及其如何影响肿瘤免疫微环境等问题，仍有待未来更深入的探索。
