细胞表型研究第一讲：什么是EMT ? 如何研究EMT？

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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。

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PLUS:

合生基因对外提供包含细胞免疫荧光实验在内的医学肿瘤学基础科研服务项目。