Molecular Cancer | 上皮-间质转化与癌症转移：实验模型现状及前沿技术
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该综述系统总结了上皮-间质转化（EMT）在癌症转移中的分子机制及多种实验模型的应用，为研究人员提供了详尽的方法学指导和前沿技术路线。
上皮-间质转化（EMT）是胚胎发育、伤口愈合及癌症转移中的关键细胞过程，其特征是上皮细胞失去细胞极性及细胞间黏附，获得间质表型并增强迁移和侵袭能力。EMT在癌症转移的多个阶段（如侵袭、内渗、循环、外渗及定植）中发挥核心作用，与治疗耐药性及疾病复发密切相关。尽管已有多种体外和体内模型用于研究EMT和转移，但其复杂步骤及功能异质性仍对研究提出挑战。本文综述了当前主流EMT研究方法及实验模型，涵盖迁移、侵袭、基质降解实验、3D共培养、微流控系统、类器官及先进成像技术，并讨论了体内模型如CAM、异种移植、同源及人源化小鼠，强调其在转移级联中的应用潜力。此外，还总结了微转移和MRD检测方法，为精准癌症治疗和预防提供理论基础。综上，该综述为肿瘤研究者提供了全面的EMT与转移研究方法学现状，并指出未来研究方向，特别是结合前沿成像和组学技术以揭示EMT与转移的功能相互依赖性。
上皮-间质转化（EMT）是癌症转移的关键步骤，其过程涉及上皮标志物（如E-钙粘蛋白、occludin、细胞角蛋白）的下调及间质标志物（如N-钙粘蛋白、波形蛋白）的上调。EMT由多个信号通路（如TGF-β、Wnt/β-catenin）调控，这些通路通过转录因子（如Snail、Slug、Twist、Six1）激活EMT程序。EMT不仅促进肿瘤细胞迁移和侵袭，还与肿瘤干性、耐药性及转移相关。癌症转移是一个多步骤过程，包括肿瘤细胞从原发灶脱离、基质降解、侵袭、内渗入血管、循环、外渗及在远端器官定植。EMT在这些过程中具有关键作用，其逆转（Mesenchymal-to-Epithelial Transition，MET）有助于转移灶的形成。因此，研究EMT及其调控机制对于理解转移生物学和开发靶向治疗策略至关重要。 在体外模型中，划痕实验、Transwell迁移和侵袭实验被广泛用于评估EMT诱导的迁移和侵袭能力。划痕实验通过机械划痕模拟细胞迁移，但易受细胞增殖干扰，因此常需丝裂霉素C处理以排除增殖影响。Transwell系统则通过小室和化学趋化因子模拟体内迁移条件，提供更精准的迁移/侵袭评估。此外，Matrigel侵袭实验结合ECM成分，模拟肿瘤细胞侵袭血管基底膜的过程。胶原或层粘连蛋白降解实验则直接检测特定蛋白酶（如uPA、MMPs）的活性，以解析其在基质重塑中的作用。 凝胶酶谱（Gelatin Zymography）等技术则用于检测MMP-2和MMP-9的活性，评估其在EMT和转移中的功能。近年来，3D培养系统（如类器官和spheroid）逐渐成为研究EMT和转移的主流方法，因其更接近体内微环境，可模拟细胞-细胞和细胞-基质相互作用，研究信号通路（如TGF-β、Wnt、EGFR）在EMT中的作用。例如，A549 spheroid模型显示EMT相关基因的高表达，且3D培养可增强细胞干性、耐药性及侵袭性。 在体内模型中，CAM模型因其可实时监测肿瘤侵袭和转移，成为研究EMT和转移的有力工具。此外，异种移植模型（如CDX和PDX）、同源模型及基因编辑小鼠（如uPAR敲除模型）被广泛用于评估EMT在转移中的功能。人源化小鼠模型也逐步应用于研究肿瘤微环境及治疗反应。此外，赛业生物提供多种EMT相关研究工具，如基因敲除、点突变、过表达细胞系，以及AAV、慢病毒、抗体筛选平台，支持基因功能研究、信号通路解析及药物靶点验证。 空间转录组学和高分辨率成像技术（如THG、FLIM、MPFM）为研究EMT和转移提供了新的维度，可解析侵袭前缘的分子异质性及细胞通讯。然而，这些技术仍需传统模型进行功能验证，以确保其在转移研究中的应用价值。此外，MRD（minimal residual disease）检测技术如CTC和DTC分析，为临床转移监测及治疗决策提供依据。
综上，EMT是癌症转移的核心驱动因素，其过程涉及多条信号通路及细胞-微环境互作。现有体外和体内模型各有优劣，2D迁移实验快速且成本低，但无法完全模拟体内微环境；3D培养及类器官系统更贴近生理状态，可研究细胞异质性及信号通路调控。体内模型如CAM、异种移植及人源化小鼠则更适用于研究转移的全过程及治疗响应。未来研究需结合多组学与高分辨率成像技术，以解析EMT在转移级联中的动态调控。同时，MRD和CTC检测技术的发展将为癌症早期诊断和复发预防提供新的分子靶点。
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