上皮間葉転換(EMT)は、細胞-細胞、細胞-細胞外マトリックス(ECM)の相互作用が変化し、上皮細胞が周囲の組織から遊離する一連の組織的事象である。 細胞骨格が再編成され、3次元のECMを移動する能力を獲得し、新しい転写プログラムが誘導され、間葉系表現型が維持される。 胚発生に不可欠であるにもかかわらず、EMT は制御不能になると破壊的になる可能性があり、EMT 機構の不適切な利用が上皮組織の多くの腫瘍の進行に不可欠な要素であることが次第に明らかになりつつあります。 上皮の構造は、細胞-細胞間の相互作用によって維持されている。 これには、タイトジャンクション、アクチン細胞骨格に接続するカドヘリンベースのアドヘレンスジャンクション、隣接する細胞間の直接的な化学的相互作用を可能にするギャップジャンクション、中間フィラメント細胞骨格に接続するデスモソーム、インテグリンや他の分子によって仲介される細胞-ECM相互作用が関与している。 また、細胞-細胞間および細胞-ECM間の接触は組織極性を規定し(Yeamanら、1999)、頂膜と底膜の表面に異なる機能を持たせることが可能である。 対照的に、多くの間葉系細胞は、細胞-細胞間の直接の接触や細胞極性を定義することなく、大部分が存在し、細胞-ECM相互作用や細胞骨格構造も明瞭である。 間葉系細胞は、新しい成分の合成と組織化、およびマトリックス分解メタロプロテアーゼ(MMP)の産生によるECMのリモデリングによってECMに貢献することが可能である。 間葉系細胞はまた、上皮細胞(EGF)、ヘプトサイト(HGF)および線維芽細胞(FGF)ファミリーの成長因子、ならびにトランスフォーミング成長因子β(TGF)を含む、上皮細胞に作用するシグナル伝達タンパク質の豊富な供給源である。
ある状況下でEMTを誘発する因子が他の状況で全く異なる効果を持ちうることから(Janda et al.、2003)、EMTの誘発は非常に組織および細胞型特異性があるようだ(Thiery、2003)。 2002). 例えば、TGFβとその細胞表面レセプターの結合に伴うSMADタンパク質の活性化と核内移行などである(Shi and Massague, 2003)。 また、マトリックスメタロプロテアーゼ(MMPs)への曝露に反応して生成される活性酸素種(ROS)の場合のように、EMTの活性化にはより多面的なシグナルが関与する場合もある(Radisky et al.、2005)。 活性酸素は多くのシグナル伝達経路に影響を与え(Finkel、2003;Hussainら、2003)、また、EMTを直接誘導することができる(Moriら、2004)。 EMTの誘導因子は、細胞骨格構造を直接変化させ、細胞-細胞および細胞-ECM相互作用の破壊につながるが(Jandaら、2002;Ozdamarら、2005)、EMT経路の重要な構成要素は、主要転写因子の活性化を含む(Huberら、2004;Nietoら、2002;Peinadoら、2003)。 これらの転写因子によって活性化されるEMT応答性遺伝子の多くは、EMTの誘導に関与するタンパク質をコードしているので、間葉系表現型の維持に役立つフィードバックループを形成していると考えられる。
EMTは、胚上皮が中胚葉を生み出す胃形成や、多くの異なる組織に移動して取り込まれる移動性の高い細胞集団を生み出す神経堤の剥離など、発生の多くの段階において役割を果たす (Nieto, 2001; Shook and Keller, 2003)。 目的地に移動した細胞は、間葉系-上皮系移行(MET)と呼ばれる過程を経て、元の上皮系表現型に戻る可能性がある。 研究により、組織の形態が発生的なEMTの誘導に関与していることが明らかになった(Shook and Keller, 2003)。 ある場合には、上皮細胞はEMTを起こす場所に位置している。 また、上皮の領域は、周囲の細胞から剥離し、基底膜を突破する能力を獲得する前に再配置される。
EMTの誘導は、組織の力学的および生理学的な完全性を損なう可能性があり、このプロセスの不適切な誘導は、悲惨な結果を招く可能性がある。 慢性炎症または持続的な組織破壊を促進する条件は、過剰なEMTが組織の完全性および器官機能を損なう状態である線維症を刺激し得る(Iwanoら、2002;KalluriおよびNeilson、2003)。 さらに、EMTを起こす細胞の特徴である、隣接する細胞から分離し、周囲の組織に侵入する能力は、腫瘍細胞が獲得すると特に危険であり、発生学的研究で明らかになったEMTプロセスは、腫瘍転移の重要なステップに関与することが分かってきている(Kang and Massague, 2004; Yang et al.) EMTはまた、アポトーシス剤に対する抵抗性を高めることによって(Maestroら、1999;Vegaら、2004)、および中心腫瘍の悪性度を高める支持組織を生成することによって、腫瘍の進行に作用する(Petersenら、…)。
個々の細胞外因子およびそれらが誘発するEMTを制御する経路については多くのことが判明しているが、これらの因子が組織の状況においてどのように互いに統合されているかについてはほとんど知られておらず、METに関与するメカニズムについてはさらに十分に理解されていない。 発生学的研究から得られたデータと培養アッセイから得られた詳細な情報を統合することで、すでに進行中のプロセスではあるが、これらの疑問に対する重要な洞察が得られるだろう。