ეპითელურ-მეზენქიმური გადასვლა

ეპითელურ-მეზენქიმური გადასვლა (EMT) — პროცესი, რომლიც დროსაც ეპითელური უჯრედები კარგავენ უჯრედულ პოლარობას და უჯრედ-უჯრედულ კავშირებს და იძენენ მიგრაციულ და ინვაზიურ თვისებებს, რაც მეზენქიმური უჯრედებისთვისაა დამახასიათებელი. EMT აუცილებელია მრავალ განვითარებით პროცესში, მათ შორის მეზოდერმის და ნერვული მილის ფორმირებისთვის. EMT ასევე მონაწილეობს ჭრილობის შეხორცების, ორგანოთა ფიბროზისა და სიმსივნის მეტასტაზირების პროცესში.
შესავალი
ეპითელურ-მეზენქიმური გადასვლა პირველად 1980-იან წლებში, ბეტი ჰეიმ აღწერა ემბრიოგენეზში. EMT და მისი შებრუნებული პროცესი, MET (მეზენქიმურ-ეპითელური გადასვლა) გადამწყვეტია განვითარებადი ჩანასახის მრავალი ქსოვილისა და ორგანოს ფორმირებისთვის, ისევე როგორც გულის საქვლის და მეორადი სასის განვითარებასა და მიოგენეზში. ეპითელური და მეზენქიმური უჯრედები ერთმანეთისგან განსხვავდებიან როგორც ფენოტიპის, ისე ფუნქციის მიხედვით, თუმცა ორივე მათგანი ხასიათდება თანდაყოლილი პლატიკურობით. ეპითელური უჯრედები ერთმანეთთან დაკავშირებულია მჭიდრო კონტაქტებით, ნაპრალისებრი კონტაქტებით და ადჰეზიური კონტაქტებით, ხასიათდებიან აპიკალურ-ბაზალური პოლარობით, აქტინის ციტოჩონჩხის პოლარიზაციით და დაკავშირებულნი არიან ბაზალურ მემბრანასთან. მეორეს მხრივ, მეზენქიმური უჯრედები არ ხასიათდებიან აღნიშნული პოლარობით, აქვთ თითისტარის-ფორმა და ერთმანეთთან კავშირს ამყარებენ მოლოდ ფოკალური კონტაქტებით. ეპითელური უჯრედები ექსპრესირებენ E-კადჰერინს, ხოლო მეზენქიმური უჯრედები N-კადჰერინს, ფიბრონექტინს და ვიმენტინს. ამრიგად, EMT იწვევს უჯრედის ძირეულ მორფოლოგიურ და ფენოტიპურ ცვლილებებს.
არსებობს EMT-ის სამი ტიპი: განვითარებით პროცესებში (ტიპი I), ფიბროზსა და ჭრილობის შეხორცებაში (ტიპი II) და სიმსივნურ პროცესებში(ტიპი III) მონაწილე EMT.
ინდუქტორები
E-კადჰერინის დაქვეითება ფუნდამენტურ მოვლენად ითვლება EMT პროცესში. მრავალი ტრანსკრიპციის ფაქტორი (TF), რომელსც შეუძლია E-კადჰერინის პირდაპირ ან ირიბად დათრგუნვა, შესაძლოა ჩაითვალოს EMT-TF-ად (EMT-ის მაინდუცირებელი ტრანსკრიპციის ფაქტორები). SNAI1/Snail 1, SNAI2/Snail 2 (ასევე ცნობილია, როგორც Slug), ZEB1, ZEB2, TCF3 და KLF8-ს შეუძლია დაუკავშირდეს E-კადჰერინის პრომოტორს და დათრგუნოს მისი ტრანსკრიფცია, ხოლო ფაქტორები, როგორიცაა Twist, Goosecoid , TCF4, SIX1 და FOXC2, არაპირდაპირ თრგუნავენ E-კადჰერინის ექსპრესიას. SNAIL და ZEB ფაქტორები უკავშირდება E-box კონსესუსურ თანმიმდევრობას პრომოტორში, ხოლო KLF8 GT box-ების მეშვეობით. აღნიშნული EMT-TF-ები არა მხოლოდ E-კადჰერინის, არამედ სხვა, უჯრედულ კონტაქტებიში მონაწილე ცილების, მათ შორის კლაუდინებისა და დესმოსომების ტრანსკრიფციასაც თრგუნავს, რითაც ხელს უწყობს EMT-ს. მეორეს მხრივ,ისეთი ტრანსკრიფციის ფაქტორების, როგორიცაა GRHL2, ELF3 და ELF5-ის ექსპრესია მცირდება EMT-ის დროს და დადგენილია, რომ მათი ჭარბი ექსპრესია აღძრავს MET-ს მეზენქიმურ უჯრედებში.
ზოგიერთი სასიგნალო გზის (TGF-β, FGF, EGF, HGF, Wnt/beta-catenin და Notch) აქტივაციამ და ჰიპოქსიამ შესაძლოა გამოიწვიოს EMT. კერძოდ, ნაჩვენებია რომ Ras-MAPK სასიგნალო გზა ააქტივებს Snail-ს და Slug-ს. Slug გააქტივება იწვევს დესმოსომების რღვევას და სხვა საწყის ცვლილებებს, რომლებიც EMT პროცესის პირველი და აუცილებელ ფაზაა. მეორეს მხრივ, Slug-ს არ შეუძლია აღძრად მეორე ფაზა, რომელიც მოიცავს უჯრედების მოძრაობის ინდუქციას, ციტოკერატინის ექსპრესიის ინჰიბირებას და ვიმენტინის ექსპრესიის გააქტიურებას. ცნობილია, რომ Snail და Slug არეგულირებს კიდევ ერთი ტრანსკრიფციის ფაქტორის, p63 იზოფორმების ექსპრესიას, რომელიც საჭიროა ეპითელური სტრუქტურების სათანადო განვითარებისთვის. p63 იზოფორმების ექსპრესიის ცვლილებით, იშლება უჯრედშორისი კონტაქტები და იზრდება სიმსივნური უჯრედების მიგრაციული უნარი. p63 ფაქტორი მონაწილეობს EMT-ის ინჰიბირებაში და გარკვეული p63 იზოფორმების ექპრესიის დათრგუნვა შესაძლოა მნიშვნელოვან როლს ასრულებდეს ეპითელური კიბოს განვითარებაში. ცნობილია, რომ ზოგიერთი მათგანი არეგულირებს ციტოკერატინების ექსპრესიასაც. EMT-ში ასევე ჩართულია: ფოსფატიდილინოზიტოლ 3' კინაზა (PI3K)/AKT სასიგნალო გზა, Hedgehog სასიგნალო გზა, ბირთვული ფაქტორი-κB და ATF2 ტრანსკრიპციის ფაქტორი.
გასტრულაციის, გულის სარქვლის ფორმირებისა და სიმსივნის დროს, EMT-ს რეგულაციაში მონაწილეობს Wnt სასიგნალო გზა. Wnt სასიგნალო გზის აქტივაცია სარძევე ჯირკვლის კიბოს უჯრედებში, მონაწილეობს EMT-ის რეგულატორის - SNAIL-ის და მეზენქიმური უჯრედების მარკერის - ვიმენტინის ექპრესიის რეგულაციაში. სარძევე ჯირკვლის კიბოს მქონე პაციენტებში,Wnt/beta-catenin სასიგნალო გზის აქტივაცია კორელირებს ცუდ პროგნოზთან. ანალოგიურად, TGF-β ააქტივებს SNAIL-ისა და ZEB-ის ექსპრესიას გულის განვითარებისა და სიმსივნის დროს. ძუძუს კიბოს ძვლის მეტასტაზის უჯრედებში ადგილი აქვს TGF-β სასიგნალო გზის აქტივაციას. p53, ცნობილი სიმსივნის სუპრესორი, თრგუნავს EMT-ს, სხვადასხვა მიკრო-რნმ-ის - miR-200 და miR-34 - ექსპრესიის გააქტიურებით, რომლებიც აფერხებენ ZEB და SNAIL ცილების პროდუქციას და ამრიგად მონაწილეობენ ეპითელური ფენოტიპის შენარჩუნებაში.
განვითარებითი პროცესები და ჭრილობის შეხორცება
ემბრიოგენეზის საწყის სტადიაზე, იმპლანტაცია და პლაცენტის ფორმირების დაწყება დაკავშირებულია EMT-სთან. ტროფოექტოდერმის უჯრედები განიცდიან EMT-ს, რაც ხელს უწყობს მათ ენდომეტრიუმში შეჭრასა და პლაცენტის სათანადო განლაგებას. მოგვიანებით, ემბრიოგენეზის დროს, გასტრულაციისას, EMT საშუალებას აძლევს უჯრედებს შეაღწიონ ემბრიონის კონკრეტულ ზონაში - პირველადი ზოლი ამნიონიანებში და ვენტრალური ღარი დროზოფილაში. ამ ქსოვილის უჯრედები ექსპრესირებენ E-კადჰერინს და ხასიათდებიან აპიკალურ-ბაზალური პოლარობით. პირველადი ზოლი, ინვაგინაციის გზით, შემდგომში იძლება მეზოენდოდერმას, რომელიც კვლავ EMT-ით წარმოქმნის მეზოდერმას და ენდოდერმას. პირველადი ზოლის მეზენქიმური უჯრედები, MET-ის მეშვეობით აგრეთვე მონაწილეობენ მრავალი ეპითელური მეზოდერმული ორგანოს ფორმირებაში, როგორიცაა ნოტოქორდი და სომიტები.
ხელხემლიანებში, ეპითელიუმი და მეზენქიმა ქსოვილის ძირითადი ფენოტიპებია. ემბრიონის განვითრების დროს, ნერვული ქედის მიგრირებადი უჯრედები წარმოიქმნება EMT-ით, რომელიც მოიცავს ნეიროექტოდერმის ეპითელურ უჯრედებს. შედეგად, ეს უჯრედები დისოცირდება ნერვული ნაკეცებიდან, იძენს მოძრაობის უნარს და ნაწილდება ემბრიონის სხვადასხვა ნაწილებში, სადაც დიფერენცირდება მრავალი ტიპის უჯრედად. ასევე, ნერვული მილის ეპითელიუმის EMT-ით წარმოიქმნება კრანიოფაციალური ქედის მეზენქიმა.
ჭრილობის შეხორცების დროს, ჭრილობის კერაში მდებარე კერატინოციტები განიცდიან EMT-ს და ახორციელებენ რე-ეპითელიზაციას ან განიცდიან MET-ს, ჭრილობის დახურვის დროს. ანალოგიურად, ყოველი მენსტრუალური ციკლის დროს, საკვერცხის მფარავი ეპითელიუმი პოსტოვულაციური ნაწიბურის შეხორცების დროს, განიცდის EMT-ს.
კიბოს პროგრესირება და მეტასტაზირება
მეტასტაზირების დაწყება საჭიროებს ინვაზიას, რომლის ჩართვაც EMT-ის მეშვეობით ხდება. პირველადი სიმსივნის კარცინომის უჯრედები კარგავენ უჯრედ-უჯრედულ კონტექტებს E-კადჰერინის რეპრესიით, არღვევენ ბაზალურ მემბრანას გაზრდილი ინვაზიურობის მეშვეობით და აღწევენ სისხლძარღვებში ინტრავაზაციით. მოგვიანებით, როდესაც აღნიშნული მოცირკულირე სიმსივნური უჯრედები (CTCs) გამოდიან სისხლის მიმოქცევიდან მიკრო -მეტასტაზების ფორმირებისთვის, ისინი გადიან MET-ს კლონური ზრდისთვის ამ მეტასტაზურ ადგილებში. ამრიგად, EMT და MET მონაწილეობს ინვაზია-მეტასტაზირების კასკადის დაწყებასა და დასრულებაში. აღნიშნულ, ახალ მეტასტაზურ კერაში, სიმსივნე შესაძლოა დაექვემდებაროს სხვა პროცესებს ოპტიმალური ზრდისთვის. მაგალითად, EMT ასოცირდება PD-L1 ექსპრესიასთან, განსაკუთრებით ფილტვის კიბოს დროს. PD-L1-ის გაზრდილი დონე თრგუნავს იმუნურ სისტემას, რაც კიბოს მარტივად გავრცელების საშუალებას აძლევს.
EMT-ის მეშვეობით, უჯრედებს რეზისტენტულნი ხდებიან ონკოგენით გამოწვეული ნაადრევი დაბერების მიმართ. Twist1 და Twist2, ისევე როგორც ZEB1 იცავს ადამიანის უჯრედებს და თაგვის ემბრიონულ ფიბრობლასტებს დაბერებისგან. ანალოგიურად, TGF-β-ს შეუძლია ხელი შეუწყოს სიმსივნის ინვაზიას და საწყის სტადიებზე იმუნური ზედამხედველობის თავიდან აცილებას. Ras ექსპრესირებად სარძევე ჯირკვლის ეპითელურ უჯრედებში, TGF-β-ს ზემოქმედებით სტიმულირდება EMT და ინჰიბირდება აპოპტოზი..
კვლევებით ნაჩვენებია, რომ პროსტატის მეტასტაზური სიმსივნის დროს, ანდროგენის დეპრივაციის თერაპია სტიმულირებს EMT-ს. ანდროგენის სისტემის დათრგუნვით, EMT-ის გააქტიურება, წარმოადგენს მექანიზმს, რომლითაც სიმსივნური უჯრედები ადაპტირდებიან და ხელს მონაწილეობენ დაავადების რეციდივსა და პროგრესირებაში.. Brachyury, Axl, MEK და Aurora kinase A ამ პროგრამების მოლეკულური მამოძრავებელია და მათი ინჰიბიტორები ამჟამად გადის კლინიკურ კვლევებს, თერაპიული გამოყენებისთვის. PKC-iota-ს შეუძლია ხელი შეუწყოს EMT-ის დროს ვიმენტინის აქტივაცის გზით, მელანომის უჯრედების ინვაზიურობას. PKC-iota-ს დათრგუნვამ ან ნოკაუტირებამ გამოიწვია E-კადჰერინის და RhoA დონის მატება და საერთო ვიმენტინის, ფოსფორილირებული ვიმენტინის (S39) და Par6-ის შემცირება მეტასტაზური მელანომის უჯრედებში. ეს შედეგები მიუთითებს იმაზე, რომ PKC-ι მონაწილეობს იმ სასიგნალო გზებში, რომლებიც არეგულირებენ EMT-ს მელანომაში.
ცნობილია, რომ EMT მონაწილეობს წამლის მიმართ რეზისტენტობის ჩამოყალიბებაში. აღმოჩნდა, რომ EMT მარკერების ექსპრესიის ზრდა დაკავშირებულია საკვერცხის კარცინომის ეპითელური უჯრედული ხაზების რეზისტენტობასთან პაკლიტაქსელის მიმართ. ანალოგიურად, SNAIL მონაწილეობს პაკლიტაქსელის, ადრიამიცინის და რადიოთერაპიის მიმართ რეზისტენტობის განვითარებაში, p-53-ის შუამავლობით გამოწვეული აპოპტოზის ინჰიბირების გზით.. ამრიგად, EMT საშუალებას აძლევს უჯრედებს შეიძინონ მიგრაციული ფენოტიპი, მონაწილეობს იმუნოსუპრესიის და რეზისტენტობის ჩამოყალიბებასა და აპოპტოზისგან თავის არიდებაში.
მონაცემები მიუთითებს, რომ უჯრედები, რომლებიც განიცდიან EMT-ს, იძენენ ღეროვანი უჯრედების მსგავს თვისებებს, და გარდაიქმნებიან სიმსივნის ღეროვან უჯრედებად (CSCs). ამრიგად, EMT შეიძლება წარმოადგენდეს გაზრდილ საფრთხეს სიმსივნით დაავადებული პაციენტებისთვის, რადგან EMT არა მხოლოდ აძლევს კარცინომის უჯრედებს სისხლში შეღწევის საშუალებას, არამედ ანიჭებს მათ ღეროვანი უჯრედების თვისებებს, რაც ზრდის მათ პროლიფერაციულ პოტენციალს.
თუმცა, ბოლოდროინდელი კვლევებით ყურადღება მეტად მიექცა ქიმიოთერაპიული აგენტების მიმართ რეზისტენტობას, როგორც EMT-ის ძირითად ეფექტს. ძუძუს კიბოს და პანკრეასის კიბოს კვლევამ, აჩვენა, რომ EMT არ ცვლის უჯრედების მეტასტაზურ პოტენციალს. აღნიშნული თანხვედრაშია სხვა კვლევასთან, რომელიც აჩვენებს, რომ EMT ტრანსკრიფციის ფაქტორი TWIST სინამდვილეში საჭიროებს ინტაქტურ ადჰეზიურ კონტაქტებს, რათა შუამავლობდეს ლოკალური ინვაზიას ძუძუს კიბოს დროს. ამიტომ EMT-ის ეფექტები და მისი კავშირი ინვაზიასა და მეტასტაზებთან შეიძლება იყოს კონტექს-სპეციფიკური.
თრომბოციტები და სიმსივნის EMT
თრომბოციტებს აქვთ კიბოს უჯრედებში EMT-ის ინდუქციის ინიცირების უნარი. მათ შეუძლიათ გამოათავისუფლონ სხვადასხვა ზრდის ფაქტორი (PDGF, VEGF, ანგიოპოეტინი-1) და ციტოკინები, მათ შორის EMT ინდუქტორი TGF-β. TGF-β-ის გამოთავისუფლება თრომბოციტების მიერ პირველად სიმსივნეებთან სისხლძარღვებში, აძლიერებს ინვაზიურობას და ხელს უწყობს კიბოს უჯრედების მეტასტაზირებას. დეფექტური თრომბოციტების და თრომბოციტების შემცირებული რაოდენობის კვლევებმა თაგვის მოდელებზე, აჩვენა რომ თრომბოციტების ფუნქციის დარღვევა დაკავშირებულია მეტასტაზების წარმოქმნის შემცირებასთან. ადამიანებში, თრომბოციტოზი დამახასიათებელია მეტასტაზური სტადიის - საშვილოსნოს ყელის, საკვერცხის, კუჭის, და საყლაპავის კიბოსთან. მიუხედავად იმისა, რომ მრავალი კვლევაა ჩატარებული სიმსივნის უჯრედებსა და თრომბოციტებს შორის ურთიერთქმედების შესასწავლად, კიბოს თერაპია ამ ურთიერთქმედების მიმართ ჯერ კიდევ არ არის შემუშავებული. აღნიშნული შესაძლოა ნაწილობრივ გამოწვეული იყოს პროთრომბოზული სასიგნალო გზების სიჭარბით, რაც მოითხოვს მრავალი თერაპიული მიდგომის გამოყენებას.
მეტასტაზების განვითარებისთვის, სიმსივნურმა უჯრედებმა თავიდან უნდა აირიდონ იმუნური სისტემის ზედამხედველობა. გააქტივებულ თრომბოციტები ექსპრესირებენ P-სელექტინს, რომელიც უკავშირდება სხვადასხვა გლიკოპროტეინებს და გლიკოლიპიდებს (P-სელექტინის ლიგანდები, როგორიცაა PSGL-1) სიმსივნურ უჯრედებს ზედაპირზე და ქმნიან ფიზიკური ბარიერს, რომელიც იცავს კიბოს უჯრედს სისხლძარღვში ბუნებრივი მკვლელი უჯრედებით ლიზისისგან. P-სელექტინის ლიგანდების ექსპრესია კიბოს უჯრედებზე კვლავაც შეუსწავლელია და შესაძლოა იგი გახდეს კიბოს პროგრესირების პოტენციური ბიომარკერი.
სიმსივნის EMT-ის სამიზნე თერაპია
მრავალი კვლევა მიუთითებს, რომ EMT-ის ინდუქცია წრმოადგენს ძირითად მექანიზმს, რომლითაც ეპითელური კიბოს უჯრედები იძენენ ავთვისებიან ფენოტიპს, რაც ხელს უწყობს მეტასტაზირებას. ამდენად, ფარმაცევტული კომპანიების მიზანი გახდა წამლების შემუშავება, რომლის სამიზნეა სიმსივნურ უჯრედებში EMT-ის მოდულაცია..
მცირე მოლეკულური ინჰიბიტორები
აქტიურად შეისწავლება მცირე მოლეკულები, რომლებსაც შეუძლიათ TGF-β-ით ინდუცირებული EMT-ის დათრგუნვა. სილმიტასერტიბი (CX-4945) არის პროტეინ კინაზა CK2-ის მცირე მოლეკულური ინჰიბიტორი, რომელიც მონაწილეობს TGF-β ინდუცირებულ EMT-ში და ამჟამად მოწმდება ქოლანგიოკარცინომას (ნაღვლის სადინარის კიბო) კლინიკურ კვლევებსა, და ჰემატოლოგიურ და ლიმფურ ავთვისებიანი სიმსივნეთა პრეკლინიკურ კვლევებში. სილმიტასერტიბი შემუშავებულია Senhwa Biosciences-ის მიერ. კიდევ ერთი მცირე მოლეკულური ინჰიბიტორი, გალუნისერტიბი (LY2157299) არის TGF-β ტიპის I რეცეპტორ კინაზას ძლიერი ინჰიბიტორი, რომელიც ამცირებს სიმსივნეების ზომას, ზრდის ტემპს და სიმსივნის წარმოქმნის პოტენციალს სამმაგი უარყოფით ძუძუს კიბოს უჯრედებში, თაგვის ქსენოგრაფტების გამოყენებით. გალუნისერტიბი შემუშავებულია Lilly Oncology-ის მიერ და იმყოფება ჰეპატოცელულარული კარცინომის, არარეზექტირებადი პანკრეასის კიბოსა და ავთვისებიანი გლიომისთვის I/II ფაზის კლინიკურ კვლევებში . ვარაუდობენ, რომ EMT-ის მცირე მოლეკულური ინჰიბიტორები არ იქნებიან ტრადიციული ქიმიოთერაპიული აგენტების შემცვლელი, მაგრამ სავარაუდოდ გაზრდიან კიბოს მკურნალობის ეფექტურობას, მათთან ერთად გამოყენებისას.
ნაწილობრივი EMT ან ჰიბრიდული E/M ფენოტიპი
ყველა უჯრედი არ განიცდის სრულ EMT-ს, ანუ უჯრედ-უჯრედულ კონტაქტების დაკარგვის და დამოუკიდებლად მიგრაციის უნარის შეძენის ნაცვლად, უჯრედების უმეტესობა განიცდის ნაწილობრივ EMT-ს, მდგომარეობას, რომელშიც ისინი ინარჩუნებენ ზოგიერთ ეპითელიალურ მახასიათებელს, როგორიცაა უჯრედ-უჯრედული კონტაქტები ან აპიკალურ-ბაზალური პოლარობა, და იძენენ ისეთ სპეციალურ თვისებებს, როგორიცაა უჯრედების კოლექტიური მიგრაცია. მიუხედავად იმისა, რომ ჰიბრიდულ E/M მდგომარეობას მოიხსენიებენ, როგორც "მეტასტაბილურს" ან გარდამავალს, H1975 უჯრედებზე ჩატარებული ბოლოდროინდელი კვლევები მიუთითებს, რომ ეს მდგომარეობა შეიძლება სტაბილურად შეინარჩუნონ უჯრედებმა..
სქოლიო
უჯრედული პროცესები