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Intro
Epithelial-to-Mesenchymal Transition as a Central Driver of Tumor Cell Plasticity 是 Jimenez-Castaño 和 Nieto 2026 年发表于 Nature Cancer 的一篇综述。
这篇文章重新整理了 epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) 在 cancer cell plasticity 中的位置。它的核心观点是,EMT 不应该被理解成 epithelial state 到 mesenchymal state 的二元开关,而是一组连续、可逆、上下文依赖的细胞状态。不同 EMT 状态可以分别影响 tumor initiation、intratumor heterogeneity、invasion、metastasis、dormancy、immune evasion 和 therapy resistance。
这篇最适合作为 EMT / cancer plasticity 的框架文献。它不是介绍某一个新数据集,而是把 lineage tracing、single-cell profiling、spatial analysis、functional perturbation 和 therapeutic strategy 放到同一条线里,说明 EMT 为什么不能只用几个 marker 或一个 EMT score 粗略概括。
Why I Read It
前面读过 pan-cancer myeloid atlas 和多篇 tumor ecosystem 相关单细胞文章后,我需要一个更清楚的 malignant-cell plasticity 框架。很多肿瘤单细胞分析都会给 malignant cells 打 EMT score,或者把 mesenchymal-like state 和 invasion、metastasis、therapy resistance 联系起来,但如果不区分 EMT state 的类型,很容易把概念写得过粗。
这篇正好补这个缺口。它把 partial EMT、hybrid epithelial/mesenchymal states、invasive embryonic-like EMT、inflammatory adult-like EMT、MET-mediated colonization、mesenchymal dormancy 和 EMT-associated immune evasion 放在一个综述框架里。后面读到 tumor cell states、metastatic founders、persister cells、immune-excluded tumors 或 ferroptosis-sensitive mesenchymal cells 时,都可以回到这篇查概念。
What It Says
文章首先强调 EMT 的基本定义。EMT 是 epithelial cells 获得 mesenchymal features 的过程,包括前后极性、运动能力、细胞-细胞黏附改变、细胞-基质互作改变和抗死亡能力增强。它最早来自发育生物学语境,也参与组织修复和纤维化。在癌症中,EMT 不只是让细胞迁移,而是让细胞进入更可塑、更能适应压力的状态。
EMT 的核心调控因子包括 SNAIL、TWIST、ZEB 和 PRRX families。它们受到 TGFβ、WNT、Notch、receptor tyrosine kinases、hypoxia、mechanical forces、DNA damage、oxidative stress 和 metabolic reprogramming 等信号调控。作者特别强调 EMT-TF recruitment 可能有顺序性:SNAIL1 常作为早期 pioneer regulator 抑制 epithelial features,而 TWIST、PRRX1 等更强的 mesenchymal inducers 往往出现在后续阶段。但这个顺序不是所有癌种都能机械套用。
这篇最重要的概念是:EMT 是 continuum,而不是 binary switch。肿瘤细胞可以处在 partial EMT 或 hybrid epithelial/mesenchymal states,同时表达 epithelial 和 mesenchymal traits。这些中间状态在体内非常重要,因为它们往往兼具 invasion、survival、plasticity 和 colonization potential。相反,full mesenchymal states 虽然更 invasive,却可能更容易进入 dormancy 或 proliferation arrest,未必最擅长形成 macrometastasis。
在 tumor initiation 部分,作者讨论 EMT 如何帮助细胞跨过 tumorigenesis bottlenecks。癌相关突变或 clonal expansion 本身不一定足以形成肿瘤。EMT activation 可以赋予 tumor-initiating capacity、apoptosis resistance、senescence escape、epigenetic plasticity 和 genomic instability。因此 EMT 可以被理解成一种 state-setting event:它可能与 oncogenic mutations 协同,甚至在某些情境中先于稳定 tumorigenic program 出现。
在 primary tumor heterogeneity 部分,作者把 genetic intratumor heterogeneity 和 nongenetic plasticity 区分开。单细胞和 lineage tracing 研究显示,同一肿瘤中可以并存多个 EMT programs。文章特别强调 breast cancer 中的两个方向:embryonic-like invasive EMT 和 adult-like inflammatory EMT。前者更靠近 tumor-stroma interface,偏 invasion 和 metastasis;后者更靠近肿瘤内部,和 inflammatory response 以及 antitumor myeloid infiltration 相关。这说明不同 EMT programs 不只是阶段不同,也可能有功能拮抗和空间分工。
Metastasis 部分处理了 EMT 领域长期争议:EMT 是否必需于 metastasis。作者的答案是,不能用二元 marker 判断。CTC clusters 和 metastatic founders 往往处在 hybrid EMT states。EMT 有助于 invasion、dissemination 和 dormancy,但 metastatic outgrowth 往往需要 MET 或至少 partial EMT reversion。也就是说,EMT 的作用会随 metastatic cascade 阶段变化:离开原发灶需要某些 EMT traits,到达转移灶后又可能需要重新获得 epithelial traits 来增殖和定植。
Metastatic niche 部分进一步说明 EMT/MET 受微环境调控。文章提到多种 niche signals,例如 E-selectin、periostin、WNT、TGFβ family signals、macrophage-derived versican、resident macrophage TGFβ2-TGFβR3 signaling、COL3A1/DDR1-STAT1、AT1 lung epithelial cells 和 PlexinB2-semaphorin-KLF4。这些例子共同说明,不同转移器官可能通过不同 microenvironmental interactions 维持 dormancy、诱导 MET 或促进 outgrowth。
Immune surveillance 部分把 EMT 和免疫逃逸联系起来。EMT-TFs 可以上调 CD47 和 PD-L1,降低 antigen presentation,增强对 TNF 和 T cell killing 的抵抗,并通过 E-cadherin loss、autophagy 等机制削弱 immune-mediated killing。另一方面,EMT cells 还能通过 TGFβ、OPN、IL-1β 等因子重塑 tumor microenvironment,招募 Tregs、M2-like macrophages 和 immunosuppressive γδ T cells,甚至保护邻近 non-EMT tumor cells。
治疗部分的主线是:anti-EMT therapy 不应该只理解成全局抑制 EMT。作者讨论了几类更具体的策略。第一类是直接针对 EMT master regulators,比如 PROTACs、molecular glues、TCIPs 和 RIPTACs,用来降解、重写或选择性杀伤 EMT-TF-expressing cells。第二类是利用 mesenchymal state 的 acquired vulnerabilities,尤其是 ZEB1 相关 lipid remodeling 和 ferroptosis sensitivity。第三类是 reprogramming,把 mesenchymal cancer cells 转成 adipocyte-like inert cells 或 dendritic-like antitumor cells。第四类是利用 EMT programs 的 interdependence,例如抑制 invasive EMT 同时增强 inflammatory EMT。第五类是 immunotherapy 和 logic-gated CAR T,用 EMT status 指导 checkpoint combinations 或选择性清除 hybrid/mesenchymal EMT+ cells。
What I Take From It
这篇最值得保留的是一套 EMT 阅读语言:
EMT
-> continuum, not binary switch
-> partial / hybrid epithelial-mesenchymal states
-> invasive embryonic-like EMT
-> inflammatory adult-like EMT
-> MET-enabled metastatic colonization
-> mesenchymal dormancy
-> immune evasion and therapy resistance
-> state-specific therapeutic vulnerabilities
对我来说,最重要的提醒是:以后不能只写“EMT-high malignant cells”或者“EMT score increased”就结束。更好的问题是:这个 EMT-high 状态是哪一种 EMT program?它是 partial、hybrid、full mesenchymal、invasive、inflammatory 还是 dormant?它是否和 macrophages、T cells、endothelial cells 或 ECM niche 有空间互作?它在治疗前后有没有 state transition?
这篇也可以和 Cheng 2021 pan-cancer myeloid atlas 放在一起读。Cheng 2021 说明 myeloid compartment 不能用 macrophage/DC/mast cell 粗分类概括;这篇说明 malignant epithelial compartment 也不能用 epithelial/mesenchymal 二分概括。两者共同指向一个问题:TME 的功能来自连续细胞状态、空间位置、互作和治疗压力,而不是固定 cell type label。
治疗部分对后续阅读也很有用。EMT-associated resistance 可以连接 chemotherapy、radiotherapy、immune checkpoint blockade、CAR T、ferroptosis 和 cancer cell reprogramming。尤其是 ferroptosis vulnerability 和 logic-gated CAR T 这两条线,很适合后面继续追踪。
Note
这篇是 review article,不是原始数据论文。它整合了很多模型、癌种和技术体系,但证据层级差异很大。有些结论来自 lineage tracing 或 functional perturbation,有些来自 scRNA-seq state inference、bulk signature association、preclinical models 或治疗策略推演。读的时候不能把所有例子都当作同等强度的机制证明。
EMT marker 和 state definition 仍然是核心问题。作者反复提醒,早期研究因为使用少数 marker 或单个 EMT-TF deletion 得出过冲突结论。所以以后读 EMT 文章时,应该先看它如何定义 EMT state:是 partial EMT、hybrid EMT、full mesenchymal state,还是某个具体 EMT-TF program?有没有 lineage tracing、spatial evidence 或 functional assay 支持?
Pan-cancer generalization 也需要谨慎。文章提出很多通用原则,但 EMT temporal hierarchy、cell of origin、tissue context、metastatic organ 和 treatment pressure 都会改变 EMT function。Breast cancer、pancreatic cancer、melanoma、colorectal cancer 或 squamous carcinoma 中的 EMT 状态不能直接互换。
治疗策略还离临床确定性有距离。EMT-TFs 难以直接药物化,EMT 又与正常发育、组织修复和纤维化程序共享机制。完全抑制 EMT 可能有毒性或反效果;诱导 MET、诱导稳定 mesenchymal state 或清除 EMT+ cells 也都可能产生复杂后果。因此 anti-EMT therapy 需要动态 biomarker、状态特异性靶点和合理治疗时序。
EMT= epithelial-to-mesenchymal transition。MET= mesenchymal-to-epithelial transition。EMT-TFs= EMT transcription factors,主要包括 SNAIL、TWIST、ZEB 和 PRRX families。Hybrid E/M states指同时保留 epithelial 和 mesenchymal traits 的中间状态,常和 high plasticity / metastatic competence 相关。Full mesenchymal states往往更 invasive 和 dormant,但不一定最擅长 metastatic outgrowth。Inflammatory EMT在这篇中主要指 adult-like、damage-response-like EMT program,可与 antitumor immune infiltration 相关。ICB= immune checkpoint blockade。PROTACs、molecular glues、TCIPs和RIPTACs是文章讨论的潜在 EMT-TF targeting 或 rewiring 策略。Ferroptosis sensitivity是 mesenchymal state 的一个可利用 vulnerability,尤其和 ZEB1 相关 lipid remodeling 有关。