癌癥擴(kuò)散（metastasis）是癌癥致命的主要原因。香港城市大學(xué)（香港城大）的研究團(tuán)隊(duì)最近發(fā)現(xiàn)一種蛋白質(zhì)，可觸發(fā)肝癌細(xì)胞和胰臟癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散，并與癌癥患者的存活時(shí)間有相關(guān)性。這次研究經(jīng)過(guò)一系列體內(nèi)外模型驗(yàn)證，并與臨床數(shù)據(jù)吻合，有望為癌癥治療帶來(lái)新靶點(diǎn)。

負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)跨院校合作研究的香港城大副校長(zhǎng)（研究及科技）兼楊建文講座教授（生物醫(yī)學(xué)）楊夢(mèng)甦教授說(shuō)：“癌癥轉(zhuǎn)移是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。目前經(jīng)已有研究指出，隨著腫瘤增長(zhǎng)，腫瘤和周邊組織的硬度會(huì)增加，造成一些可讓細(xì)胞通過(guò)的‘受限空間’（confined spaces）及細(xì)孔管道，令腫瘤細(xì)胞得以轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散。可是這種癌細(xì)胞‘受限轉(zhuǎn)移’（confined migration）的原理，至今仍然未明?！彼m(xù)說(shuō)：“這次研究就是為了深入理解癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移的機(jī)理，同時(shí)找出與之相關(guān)的基因和蛋白?！?

肝癌是全球第二大的致命癌癥，而肝細(xì)胞癌（hepatocellular carcinoma）則屬常見的肝癌類型；與此同時(shí)，胰臟導(dǎo)管腺癌（pancreatic ductal adenocarcinoma）的五年存活率亦低于一成。上述兩者都屬于“實(shí)體腫瘤”（solid tumour），特質(zhì)是沉積了過(guò)溢的“細(xì)胞外基質(zhì)”（extracellular matrix，ECM），當(dāng)中帶有可容許癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移的受限細(xì)孔（confined pores）或管道。因此，團(tuán)隊(duì)選擇以上述兩種癌癥類型作為研究對(duì)象。

開發(fā)可研究癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移原理的方法

透過(guò)與重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院合作，楊教授的團(tuán)隊(duì)收集了153名肝細(xì)胞癌和63名胰臟導(dǎo)管腺癌患者的樣本，而這些患者在手術(shù)前均無(wú)接受化療或放射治療。另外，團(tuán)隊(duì)又于美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院獲得了人體肝癌及胰臟癌的癌細(xì)胞株以作研究。

楊教授說(shuō)：“研究最主要的挑戰(zhàn)是模擬復(fù)雜的癌細(xì)胞微環(huán)境，而目前缺乏有關(guān)受限轉(zhuǎn)移的研究模型。因此，我們?cè)O(shè)計(jì)了一系列多維度的平臺(tái)和2D及3D體內(nèi)外模型，以便全面研究癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移的過(guò)程?！?

這包括單細(xì)胞遷移及集體細(xì)胞（collective cell）轉(zhuǎn)移的微流控晶片（microfluidic chips）模型，以及不同硬度水凝膠混合物制成的三維癌細(xì)胞侵襲模型（3D invasion assay），以模擬腫瘤的體內(nèi)環(huán)境。團(tuán)隊(duì)并利用高通量基因測(cè)序（Next-generation sequencing，NGS）技術(shù)和液相層析質(zhì)譜技術(shù)（liquid chromatography-mass spectrometer，LC-MS），以確認(rèn)來(lái)自癌細(xì)胞組織所表達(dá)的基因和釋出的蛋白質(zhì)。

團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)和制造的微流控晶片，以模擬體內(nèi)環(huán)境。（圖片來(lái)源：香港城市大學(xué)）

LH1是促進(jìn)肝細(xì)胞癌和胰臟導(dǎo)管腺癌細(xì)胞受限轉(zhuǎn)移的主因

團(tuán)隊(duì)通過(guò)NGS和LC-MS的轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)分析，確認(rèn)肝細(xì)胞癌內(nèi)異常釋出的一種名為“賴氨酸羥化酶1”（lysyl hydroxylase 1，LH1）的蛋白質(zhì)。而團(tuán)隊(duì)制作的微流控晶片和三維侵襲模型，亦證明了LH1能夠提高肝細(xì)胞癌和胰臟導(dǎo)管腺癌細(xì)胞的受限轉(zhuǎn)移速度，以及增強(qiáng)入侵鄰近組織的能力；相反在抑制LH1基因表達(dá)的情況下，相關(guān)能力亦會(huì)隨之被減低。

肝細(xì)胞癌的腫瘤栓子（tumour embolus）釋出大量LH1蛋白。（圖片來(lái)源：© Yang, Z. et al. https://molecular-cancer.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12943-023-01727-9）

研究又證實(shí)LH1可與一種名為Septin2（SEPT2）的蛋白質(zhì)結(jié)合，同時(shí)提高其穩(wěn)定性。細(xì)胞轉(zhuǎn)移需要較高的機(jī)動(dòng)能力，SEPT2蛋白于當(dāng)中起著重要作用，并能促進(jìn)肌動(dòng)蛋白網(wǎng)絡(luò)（actin-network）之形成；而肌動(dòng)蛋白網(wǎng)絡(luò)正是細(xì)胞遷移的動(dòng)力核心，因此促進(jìn)肌動(dòng)蛋白網(wǎng)絡(luò)的形成，能推動(dòng)肝細(xì)胞癌和胰臟導(dǎo)管腺癌細(xì)胞的受限轉(zhuǎn)移與擴(kuò)散。

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)含過(guò)量LH1的小鼠肝臟原位注射（liver orthotopic injection）模型，肝臟腫瘤的體積明顯較大。（圖片來(lái)源：© Yang, Z. et al. https://molecular-cancer.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12943-023-01727-9）

癌細(xì)胞較高LH1含量的患者 預(yù)后情況欠佳

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步分析LH1與肝細(xì)胞癌、胰臟導(dǎo)管腺癌癥患者“預(yù)后”（意即預(yù)測(cè)診治結(jié)果或復(fù)發(fā)機(jī)會(huì)）的關(guān)連性。臨床樣本顯示，癌細(xì)胞LH1含量較高的患者預(yù)后情況欠佳，存活率只得LH1含量較低的患者的一半。

另外，癌細(xì)胞LH1含量較高的肝細(xì)胞癌及胰臟導(dǎo)管腺癌癥患者，存活期（由診斷至死亡）較短，分別只有39及17個(gè)月，而LH1含量較低的患者的存活期則為86及22個(gè)月。同時(shí)，他們的“無(wú)病存活期間”（意即由初次治療至復(fù)發(fā)）分別只有11.5及14個(gè)月，而LH1含量較低的患者則分別為41及19個(gè)月。

上圖顯示LH1蛋白水平含量較高的肝細(xì)胞癌（圖A及B）及胰臟導(dǎo)管腺癌癥患者（圖C及D），整體存活期及無(wú)病存活期間都相對(duì)較短。（圖片來(lái)源：© Yang, Z. et al. https://molecular-cancer.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12943-023-01727-9）

楊教授解釋說(shuō)：“我們?cè)O(shè)計(jì)的平臺(tái)及方法可為癌癥受限轉(zhuǎn)移提供獨(dú)特的研究模式。團(tuán)隊(duì)證實(shí)了LH1可通過(guò)穩(wěn)定SEPT2以促進(jìn)癌細(xì)胞的受限遷移和擴(kuò)散，而高含量的LH1亦會(huì)令肝細(xì)胞癌、胰臟導(dǎo)管腺癌癥患者的預(yù)后情況更差。研究結(jié)果有望找出新靶點(diǎn)，以便研發(fā)新的癌癥診斷技術(shù)及藥物治療?！?

上述研究成果已于國(guó)際頂級(jí)癌癥相關(guān)研究科學(xué)期刊《Molecular Cancer》上發(fā)表，題為〈Lysyl hydroxylase LH1 promotes confined migration and metastasis of cancer cells by stabilizing Septin2 to enhance actin network〉。

研究的第一作者為楊教授研究團(tuán)隊(duì)的博士研究生楊紫邯。共同通訊作者為楊教授，以及曾任楊教授團(tuán)隊(duì)訪問(wèn)學(xué)者、現(xiàn)任重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院副教授周智航博士。該跨院校合作研究小組還包括香港城大生物醫(yī)學(xué)系及董氏生物醫(yī)學(xué)中心、重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院醫(yī)消化內(nèi)科和病理科、香港城大福田研究院精準(zhǔn)診療技術(shù)研究部，以及香港理工大學(xué)的科研人員。研究得到香港研究資助局、國(guó)家自然科學(xué)基金及深港科技創(chuàng)新合作區(qū)的資助。

香港城大副校長(zhǎng)（研究及科技）兼楊建文講座教授（生物醫(yī)學(xué)）楊夢(mèng)甦教授（右三），與其研究團(tuán)隊(duì)的博士研究生楊紫邯（右四）及其他成員。（圖片來(lái)源：香港城市大學(xué)）