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细胞表型研究第一讲：什么是EMT ? 如何研究EMT？

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健康养生
2年前
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随着 SCI 发文量的箭式增长，简单细胞功能实验像增殖、迁移、侵袭、克隆形成能力越来越难以满足 SCI 期刊编辑爸爸的刁钻胃口。如果你也饱受创新性不足、机制研究不深入的拒稿理由之苦，下面小窍门或许能让你的文章从一众平庸文章中脱颖而出。

窍门源自一个神奇的细胞表型——上皮细胞间质转化，简称 EMT 。EMT 简单来说就是上皮细胞转化为间质型细胞的过程。一般来说，这种转化有助于细胞在胚胎中的迁移。

但癌细胞一旦发生这种转化可就要命了，因为人类的大部分癌症主要先累及的是器官的上皮细胞层，通常情况下它们并不具备运动能力，只要这种癌细胞老老实实待着不动，我们就有一万种方法对付它。

可发生 EMT的癌细胞由于粘附能力显著减弱，非常容易随着体液循环跑到别处作威作福，这就是癌症的转移。因此EMT作为癌症研究的一个重要方向，有助于我们理解癌细胞侵袭和转移机制。

细胞 EMT 转化过程示意图

最常用证明 EMT 的办法是观察形态或 WB、qPCR 检测细胞 E-cadherin，N-cadherin，Vimentin 等 EMT marker 蛋白表达量变化。

不同环境下上皮和间质细胞形态示意图

WanG, Liu Y, Zhu J, et al. 2019

然而科学研究是基于循证的相关性研究，优秀的研究和平庸的研究区别在于相关性强弱。咱们好不容易用 WB，qPCR 检测到了 EMT 标志物的变化，编辑一句你只证明了部分相关性，瞬间心就凉了半截（似乎感受到了编辑爸爸的无情嘲讽）。

这时候最好的方法就是把更有力的证据甩到编辑脸上——不但证明EMT标志物表达增加，还要证明增加的标志物确实和细胞 EMT 表型直接相关。把细胞 EMT 的踪迹更生动、漂亮地呈现出来。可怎么做呢？除了细胞形态变化和 marker 含量变化，有没有方法能更直观地表现细胞的 EMT 过程呢？

办法当然有，还很多。

首先我们可以用细胞免疫荧光染色，更直接地展示 EMT marker的变化。这类研究可以总结为靶基因 A 表达变化导致位于细胞位置 B 的 marker C含量变化，说明某个 EMT 相关细胞功能 D 改变。

Mei Xua,Siying Wangb, Yongchao Wang, et al.2018

细胞间粘附减弱可以造成癌细胞脱离原生位点发生癌转移，因此属于细胞 EMT 的关键标志之一。

在这个例子里分别对两组细胞中的 EMT marker E-cadherin进行了绿色免疫荧光染色。

图中结果表明p38D179（靶基因A）过表达导致细胞边界处（即白色箭头，细胞位置B）E-cadherin（marker C）免疫荧光减弱，说明p38D179与由 E-cadherin 介导的细胞间粘附减弱（EMT 相关细胞功能 D 改变）密切相关，p38D179 过表达诱导了细胞 EMT 过程。

怎么样，这样是不是比简单的检测 EMT marker 含量变化要直观多了。

当然，在这个模型基础上，我们还可以增加一些花样，比如增加一个亚细胞结构变量 E，使论据更加丰富。

细胞亚细胞结构及标志物

细胞 EMT 的重要标志是运动能力显著增强，而表型的背后离不开细胞骨架的大力支持。细胞骨架是胞内由蛋白质搭建的骨架网络结构，主要成分是微管、微丝和中间纤维，作用于细胞形态维持、物质运输和运动。

微管、微丝和中间纤维等结构在细胞运动中的作用示意

因此我们也可以将之前的模型改为：靶基因A表达变化导致位于细胞位置 B 的 marker C 含量变化，说明 marker C表征的亚细胞结构E改变，导致某个 EMT 相关细胞功能 D 改变。

Murali A, Shin J, Yurugi H, etal. 2017

举栗来说，上图分别对两组细胞中组成细胞伪足的蛋白α-actin进行了绿色免疫荧光染色。

图中XIAP（靶基因 A ）沉默导致细胞边界处（细胞位置 B） α-actin （marker C）免疫荧光增强，说明由 α-actin 组成的细胞伪足数目增多（亚细胞结构变量E），从而证明 XIAP 可以增强细胞运动能力（ EMT 相关细胞功能 D 改变），XIAP的沉默诱导了细胞 EMT 过程。

依赖于伪足的细胞运动示意图

类似的亚细胞结构变量E还有很多，比如和细胞 EMT 息息相关的细胞骨架三件套：微丝、微管、中间丝。东方不亮西方亮，总有一款适合你。

最后，除了简单的亚细胞结构数目变化，巧妙地免疫荧光实验设计还能生动地展现其组织方式变化对 EMT 过程的影响。

Davidson G, Dono R, Zeller R.2001

在这个例子里分别对两组细胞中微丝组成相关蛋白synaptopodin和黏着斑相关蛋白 paxilin 分别进行绿色和红色荧光染色。

图中基因（靶基因 A ）突变导致细胞质中（细胞位置 B ）的微丝由正常的极性分布，变成了不规则的放射状分布。由 synaptopodin（marker C1）表征的微丝（亚细胞结构变量E1）结构能够正常聚集并终止在由 paxillin （marker C2）表征的黏着斑（亚细胞结构变量 E2）上，却难以触及细胞边界，因此无法有效促进细胞运动（ EMT 相关细胞功能 D 改变）。因此在这个例子里，基因突变通过影响微丝的自组织从而抑制了细胞的 EMT 过程。

你看，到这里我们对 EMT 过程的解读是不是更新颖、更细致了。

总而言之，除了细胞粘附和运动能力等主要的 EMT 相关表型，对于神奇的细胞表型 EMT，我们能探索的还很多。借助细胞免疫荧光实验，我们能够直观地展现细胞EMT过程中内在相关因素的变化，从而丰富论据，让论点无懈可击。