腫瘤轉(zhuǎn)移是結(jié)直腸癌 (CRC) 患者的常見死亡原因。此外，循環(huán)腫瘤細(xì)胞 (CTCs) 與腫瘤轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，已成為預(yù)測(cè)腫瘤復(fù)發(fā)和患者死亡率的重要生物標(biāo)志物。盡管大多數(shù) CTCs 會(huì)在循環(huán)中死亡，但仍有大約 0.1% 的 CTCs 設(shè)法作為傳播種子而存活，并最終復(fù)發(fā)。因此，探索 CTCs 的生物學(xué)特性，了解讓 CTCs 存活的因素，有利于消除這些隱藏的威脅，防止腫瘤轉(zhuǎn)移。

活細(xì)胞繼續(xù)感知并響應(yīng)機(jī)械力，機(jī)械力是細(xì)胞存活和功能的重要調(diào)節(jié)器。層流剪切應(yīng)力 (LSS) 是最關(guān)鍵的機(jī)械力之一，是液體在細(xì)胞表面流動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的摩擦力。LSS 對(duì) CTCs 產(chǎn)生持久影響，但關(guān)于 LSS 在 CTCs 中是如何感知和轉(zhuǎn)導(dǎo)的尚不清楚。一項(xiàng)新的研究表明，乳腺癌細(xì)胞表面的機(jī)械敏感 PANX1 通道可以響應(yīng) LSS 刺激并促進(jìn) CTCs 的存活。此外，癌細(xì)胞能夠以 lamin A/C 依賴的方式在高剪切應(yīng)力脈沖下存活。但是，由于 LSS 和 CTC 存活率數(shù)據(jù)的稀缺性和矛盾性，這需要更多的研究。

機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)分子具有感知和轉(zhuǎn)換各種機(jī)械力的能力，可以將物理刺激轉(zhuǎn)化為生物信號(hào)。據(jù)報(bào)道，作為一種新的 LSS 反應(yīng)分子，無(wú)調(diào)性 bHLH 轉(zhuǎn)錄因子 8 (ATOH8) 在內(nèi)皮細(xì)胞中由 10 dyn/cm2 的 LSS 誘導(dǎo)。此外，ATOH8 還參與了多個(gè)生物學(xué)過(guò)程的機(jī)械因素調(diào)控，包括血管生成、骨骼肌形成和胚胎發(fā)育。在以往的研究中，ATOH8 在腫瘤中的表達(dá)具有異質(zhì)性，其作為抑癌基因或促癌基因的作用仍存在爭(zhēng)議。簡(jiǎn)而言之，ATOH8 的作用及其在 CRC 進(jìn)展中感知 LSS 的能力值得進(jìn)一步研究。

基于此，南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院腫瘤科、中山大學(xué)第一附屬醫(yī)院胃腸外科中心等領(lǐng)域的專家學(xué)者進(jìn)行了深入研究，于

實(shí)驗(yàn)將暴露于 0–20?dyn/cm2 生理 LSS 的懸浮細(xì)胞定義為模擬循環(huán)腫瘤細(xì)胞 (m-CTC)，并在相關(guān)實(shí)驗(yàn)中將其用作 CTC 的替代品。

首先將 CRC 細(xì)胞系 LoVo 和 SW480 懸浮細(xì)胞加載到剪切應(yīng)力裝置中，檢測(cè) LSS 響應(yīng)分子 ATOH8 的表達(dá)。在大小梯度 (0、5、10、20 dyn/cm2；30 min) 和時(shí)間梯度 (10 dyn/cm2；0、15、30、60 min) 剪切應(yīng)力刺激后，免疫熒光分析、定量聚合酶鏈反應(yīng) (qPCR) 和蛋白質(zhì)印跡 (WB) 結(jié)果同時(shí)顯示，表明 ATOH8 在CRC m-CTCs 中的表達(dá)水平和核定位均升高（圖1 a-f）。施加 LSS 15min后，CRC m-CTCs 中 ATOH8 的 mRNA 水平明顯增加，并在 4 h 左右達(dá)到最大值。

為了進(jìn)一步研究 ATOH8 在體內(nèi)對(duì) LSS 的反應(yīng)，研究人員采集了外周血樣本并進(jìn)行 CTC 評(píng)估。數(shù)據(jù)表明 CRC CTC 中的 ATOH8 表達(dá)對(duì)LSS 敏感?？傊?，結(jié)果表明，LSS 可以觸發(fā) m-CTCs 中 ATOH8 的上調(diào)，這可能影響結(jié)直腸癌的血行轉(zhuǎn)移和預(yù)后。

進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， ATOH8 分別有效地促進(jìn)了細(xì)胞遷移和侵入能力。此外，在懸浮的 LoVo 和 SW480 細(xì)胞中，檢測(cè)到抑制 ATOH8 對(duì)細(xì)胞凋亡的影響，而在 ATOH8 過(guò)表達(dá)組中細(xì)胞周期沒(méi)有顯著變化。上述數(shù)據(jù)表明 ATOH8 過(guò)表達(dá)可能通過(guò)抑制死亡而不是促進(jìn)增殖來(lái)增加 CTCs 的數(shù)量?？傊?，體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，通過(guò)表達(dá)ATOH8 的 m-CTCs 具有*的抵抗死亡的能力，并在 CRC 轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。

接下來(lái)，實(shí)驗(yàn)證實(shí)了ATOH8 通過(guò) HK2 介導(dǎo)的糖酵解促進(jìn) CRC m-CTCs 存活。此外，實(shí)驗(yàn)觀察到 LSS 驅(qū)動(dòng)的 ATOH8 的分子可塑性促進(jìn)了 m-CTC 的存活。新出現(xiàn)的證據(jù)表明，細(xì)胞因子的分泌有助于 LSS 相關(guān)的機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)。生物信息學(xué)分析表明，血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）是由 LSS 刺激的內(nèi)皮細(xì)胞（GSE13712和GSE52211）分泌的。

因此，實(shí)驗(yàn)研究了 CRC 細(xì)胞中的細(xì)胞因子和細(xì)胞因子受體的水平，發(fā)現(xiàn) LSS 顯著上調(diào)了 VEGF。與 ATOH8 一致，通過(guò) LSS 施加強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間的逐漸增加，在兩種 CRC m-CTCs 中均觀察到 VEGF 的上調(diào)和其分泌的增加。值得注意的是，以往文獻(xiàn)表明，當(dāng)人脫落的乳牙暴露于 4 dyn /cm2 的剪切應(yīng)力約 4h 時(shí)，VEGF 分泌逐漸達(dá)到平臺(tái)期，這與 CRC m-CTCs 中 ATOH8 mRNA 的變化趨勢(shì)相似。

事實(shí)上，在 VEGF 處理的懸浮 CRC 細(xì)胞中，實(shí)驗(yàn)檢測(cè)到較少的 ROS 積累和失巢凋亡。同時(shí)，VEGF 提高了 CRC m-CTCs 的細(xì)胞活力，無(wú)論是活細(xì)胞還是死細(xì)胞實(shí)驗(yàn)都可以看出。這些結(jié)果表明 CRC m-CTCs 的自分泌 VEGF 可能有助于 LSS 誘導(dǎo)的 ATOH8 上調(diào)和細(xì)胞存活的變化。隨后，研究人員證實(shí)了該假設(shè)。

總之，這些發(fā)現(xiàn)表明 ATOH8 介導(dǎo)的促進(jìn) CRC m-CTC 存活的部分取決于 LSS 誘導(dǎo)的自分泌VEGF 信號(hào)。VEGF 通過(guò)與 CRC 細(xì)胞中的 VEGF 受體 2 (VEGFR2) 結(jié)合發(fā)揮作用，同樣，目前的研究結(jié)果表明，VEGFR2在暴露于 LSS 的 CRC m-CTC s中上調(diào)。隨后，實(shí)驗(yàn)證實(shí)， VEGFR2 相對(duì)負(fù)責(zé) CRC 細(xì)胞中 VEGF 介導(dǎo)的ATOH8 上調(diào)。

AKT 和 ERK 信號(hào)通路都位于 VEGFR2 的下游，據(jù)報(bào)道它們與細(xì)胞存活有關(guān)。然而，目前尚不清楚 AKT 或 ERK 信號(hào)是否與 VEGF / VEGFR2 / ATOH8 軸誘導(dǎo)的 CTC 存活有關(guān)。最后，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，VEGF 通過(guò)選擇性激活 VEGFR2-AKT 信號(hào)來(lái)上調(diào) ATOH8，這對(duì)于理解和靶向 m-CTC 存活的潛在機(jī)制具有重要意義。

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