期刊：Nature Communications
影响因子：IF：18.1
技术支持：ScRNA-seq、snATAC-seq

导语
肿瘤转移是癌症死亡的主要原因，但“哪些肿瘤细胞真正具备转移能力，以及这种能力何时形成”仍是转移研究的核心问题。EMT可增强肿瘤细胞侵袭和播散，但高度间质化细胞往往增殖受限，提示真正高转移潜能可能来自侵袭与增殖之间的精细平衡。PRRX1作为经典EMT相关转录因子，既能促进侵袭，却又被报道在高表达时抑制转移灶生长，其剂量效应一直缺乏统一解释。

近日，西班牙神经科学研究所M. Angela Nieto团队在 Nature Communications 在线发布题为 “A hormetic transcriptional program coregulates invasion, proliferation and dormancy to define metastatic potential” 的研究。研究整合临床样本、遗传小鼠模型、单细胞RNA测序、单细胞空间转录组、单细胞染色质可及性及细胞功能实验，提出PRRX1通过同时协调侵袭、增殖与休眠程序，以非线性“激效性（hormetic）”方式决定乳腺癌细胞的转移潜能。

主要技术
ScRNA-seq、snATAC-seq

研究结果
1. PRRX1并非“越高越危险”，中等表达患者的远处转移率最高
研究者首先在94例3级浸润性导管癌中，根据肿瘤细胞PRRX1阳性比例和表达强度将患者分为阴性、中等和高表达三组。结果出现明显的非线性关系：PRRX1中等表达组约77.8%的患者发生远处转移，而阴性组为31.2%，高表达组仅12.5%。这提示决定转移风险的关键并非PRRX1简单的“有或无”，而是其表达剂量；中间水平可能对应最有利于转移的细胞状态。
 

Fig 1. PRRX1表达水平与乳腺癌远处转移发生呈非线性关系

2. 遗传小鼠模型再次验证：Prrx1中间水平产生最高转移负荷
为验证这一现象，研究者在MMTV-PyMT乳腺癌模型中构建不同Prrx1剂量。Prrx1杂合缺失（+/f）使肿瘤细胞表达约降至一半，但并未明显改变原发肿瘤总负荷，却显著增加肺转移灶的数量和体积，并扩大K14高表达、基底膜紊乱的侵袭区域；完全缺失Prrx1则显著降低侵袭和转移。说明Prrx1需要达到一定阈值才能启动侵袭，但过高表达反而限制后续转移生长。
 

Fig 2. Prrx1遗传剂量与乳腺癌侵袭、肺转移负荷呈非线性关系

3. MERSCOPE空间转录组锁定原发肿瘤侵袭前沿的Prrx1相关EMT程序
研究者利用MERSCOPE单细胞空间转录组解析Prrx1野生型原发肿瘤，并以Krt14高表达区域界定侵袭前沿。与肿瘤内部细胞相比，侵袭边缘癌细胞显著上调Tnc、Mmp2、Mmp3等侵袭基因及Krt5、Trp63等基底样程序，同时富集EMT相关通路。转录因子关联分析进一步指向Snail2和Prrx1等调控因子。基于这些空间差异基因，研究者构建了空间来源的侵袭签名STINS，为后续单细胞筛选侵袭细胞提供依据。

Fig 3. 单细胞空间转录组定义乳腺癌侵袭前沿的分子特征并构建STINS

4. scRNA-seq揭示“最危险状态”：保持侵袭，同时逃离休眠并恢复增殖
在10个不同Prrx1基因型肿瘤的scRNA-seq数据中，研究者鉴定出28个癌细胞亚群，其中cluster 25同时富集STINS、EMT及促侵袭PING特征，并特异表达Prrx1。完全缺失Prrx1会削弱该群的间质化和侵袭程序，而中等Prrx1水平仍可维持强侵袭性。更关键的是，中等Prrx1使cluster 25的细胞周期活性升高、休眠评分下降，肺转移灶中增殖细胞也更多，并富集CD90+转移起始细胞。由此形成“侵袭强+可持续增殖”的高转移状态。
 

Fig 4. 中等Prrx1水平使侵袭细胞兼具高侵袭、高增殖和低休眠特征

5. snATAC-seq从染色质层面证明Prrx1直接连接侵袭、细胞周期与休眠
单细胞ATAC测序在开放染色质层面再次识别出侵袭细胞群，其中cluster 15具有较高Prrx1活性和显著富集的Prrx1结合基序。进一步分析发现，Ccnd1/2、Cdkn2a/c以及Gas6、Mme等细胞周期和休眠相关基因启动子附近存在开放区域及Prrx1潜在结合位点。该结果说明Prrx1不仅是侵袭性细胞的标志，还可能直接调控Cyclin、CDKN2家族和休眠基因，从机制上将侵袭、增殖抑制与休眠程序连接起来。
 

Fig 5. snATAC-seq提示Prrx1可直接调控细胞周期与休眠相关基因

6. 人乳腺癌细胞与梯度表达模型验证PRRX1的剂量依赖性“双相效应”
在人乳腺癌细胞中，PRRX1降低可上调CCND1/CCND2，并降低CDKN2家族及GAS6、MME、OGN等休眠相关基因。随后，研究者构建低、中、高Prrx1的MDCK-NBL2细胞模型：中、高表达均能增强侵袭，但只有高表达显著抑制细胞增殖，并强烈诱导GAS6、MME等休眠程序；中等表达则在保持侵袭的同时，对增殖抑制较弱。由此在体外重现了“中等水平最利于转移、高水平促进休眠”的激效性剂量反应。

Fig 6. 细胞模型验证Prrx1剂量依赖的侵袭-增殖-休眠平衡

7. “侵袭+增殖”联合评分可识别临床高风险乳腺癌人群
METABRIC分析显示，PRRX1与侵袭和休眠评分正相关、与增殖评分负相关。按侵袭和增殖状态分层后，高侵袭/高增殖组总体生存最差且休眠评分最低，其PRRX1水平低于高侵袭/低增殖组，符合“中间PRRX1最危险”的模型。结果提示，单看侵袭不足以判断转移风险，侵袭与持续增殖并存才对应最高转移适应度。

Fig 7. 侵袭与增殖联合分层识别高风险患者，并总结PRRX1激效性转移模型

结语
本研究提出了一个不同于传统“转移基因越高越危险”的模型：乳腺癌细胞的转移潜能在原发肿瘤侵袭前沿就已受到PRRX1表达剂量预设。PRRX1缺失时，细胞难以充分启动EMT和侵袭；PRRX1高表达虽然赋予强侵袭性，却同时激活CDKN2家族及GAS6、MME等程序，抑制细胞周期并促进休眠；而中等PRRX1水平恰好维持侵袭能力，又避免过强的增殖抑制和休眠，因此形成“高侵袭+高增殖”的最佳转移状态。

从空间转录组、scRNA-seq到snATAC-seq，研究进一步将Prrx1定位为连接侵袭、细胞周期和休眠的核心转录调控节点，并在患者队列中证明“侵袭+增殖”联合状态具有显著预后分层价值。该工作为理解EMT细胞为何具有不同转移结局提供了机制框架，也提示未来评估肿瘤标志物时不仅要关注表达与否，更应考虑其剂量及与增殖/休眠状态的组合关系。

参考文献：
Jiménez-Castaño R, Narwade N, Moreno-Bueno G, et al. A hormetic transcriptional program coregulates invasion, proliferation and dormancy to define metastatic potential. Nature Communications. 2026. https://doi.org/10.1038/s41467-026-70242-4