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乳腺癌(Breast cancer)是女性中最常見的腫瘤，全世界女性乳腺癌發病率呈上升趨勢，其中腫瘤轉移是大部分乳腺癌病人死亡的重要原因，某些在乳腺癌發生早期離開原發位的腫瘤細胞會在肺，骨和腦等多個遠端器官形成轉移灶，嚴重威脅患者生命健康。在乳腺癌發生過程中增加的胞外基質硬度(ECM stiffness)會促進上皮細胞到間質細胞的轉化(epithelial-mesenchymal transition ，EMT)，從而導致細胞浸潤和轉移。上皮-間充質轉化(EMT)是高度保守的發育過程，在腫瘤進展過程中異常激活，從而為上皮腫瘤細胞提供侵襲和擴散的能力，而其逆轉有利於轉移性病變的生長。然而到目前為止，從ECM傳遞機械信號到調節TWIST1和EMT的上遊機械轉導途徑在很大程度上尚不清楚。
2020年6月22日，加州大學聖地牙哥分校楊靖團隊在Developmental Cell雜誌上發表文章Matrix Rigidity Controls Epithelial-Mesenchymal Plasticity and Tumor Metastasis via a Mechanoresponsive EPHA2/LYN Complex，該研究首次發現胞外基質硬度通過EPHA2/LYN蛋白複合物調控腫瘤EMT和轉移過程。
眾多研究表明，乳腺癌細胞中核TWIST1蛋白的表達與轉移發生和乳腺癌患者生存率顯著相關。楊靖團隊之前的研究發現，胞外基質硬度可以通過調控TWIST1入核來促進EMT和乳腺癌轉移，基質硬度增加會誘導TWIST1從其胞質錨定蛋白G3BP2上釋放，進而進入細胞核並驅動EMT相關轉錄【1】。然而對於調控TWIST1的上遊機械轉導信號，目前所知甚少。
在本研究中，研究人員發現胞外基質硬度增加會導致TWIST1在Y103位點的磷酸化，該磷酸化位點介導TWIST1入核過程，研究人員猜測TWIST1上遊蛋白可能通過磷酸化TWIST來調控該過程，因此為了尋找高基質硬度情況下負責TWIST1 Y103位點磷酸化的激酶，研究人員對73個酪氨酸激酶的磷酸化Y103基序能力進行了篩選。最終研究發現SRC B 亞家族的激酶LYN與TWIST1 Y103位點磷酸化高度相關，後續實驗證實基質硬度增加可激活LYN激酶， 活化的LYN在Y103位點磷酸化TWIST1並破壞其與G3BP2的相互作用，促使TWIST1入核並驅動EMT和入侵。同時小鼠體內(in vivo)移植實驗表明抑制LYN的活性可以顯著阻止高基質硬度誘發的腫瘤侵襲和體內轉移擴散。
為進一步探究LYN激酶的上遊機械調控蛋白，研究人員利用免疫沉澱和質譜技術篩選LYN的互作蛋白，發現受體蛋白EPHA2在高基質硬度條件下特異性結合LYN蛋白，進一步實驗證實EPHA2可以磷酸化並激活LYN蛋白，值得注意的是，在高基質硬度條件下，EPHA2同樣被磷酸化激活，但是該激活過程與胞外配體無關，而是受到ERK/RSK1信號通路的調控，RSK1敲低可直接抑制EPHA2磷酸化，進一步抑制EMT和腫瘤轉移發生。
最近一項研究表明，在非洲爪蟾胚胎發育過程中，機械信號對於神經嵴細胞的遷移具有重要作用，基質硬度增加會觸發神經嵴細胞的EMT過程和後續細胞遷移【2】。說明胞外基質硬度(ECM stiffness)在胚胎形態發生和腫瘤轉移過程中對EMT的調控高度保守。
本研究首次發現機械敏感性EPHA2/LYN蛋白複合物可以通過TWIST1調控EMT和腫瘤轉移，以響應腫瘤發展過程中增加的外基質硬度。高基質強度激活ERK/RSK1介導的EPHA2非經典信號通路，從而募集並激活LYN激酶， LYN磷酸化EMT轉錄因子TWIST1，破壞其與胞質錨定蛋白G3BP2的相互作用，促使TWIST1進入核，從而觸發EMT和腫瘤轉移。該研究破譯了基質硬度變化調控EMT過程的分子機制，並揭示了一個先前未知的途徑，將EPHA2/LYN機械應答蛋白複合物與TWIST1連接起來。鑑於胞外基質硬度調控在胚胎發育過程中的重要作用，該蛋白複合物可能為研究胚胎發育過程中EMT發生提供新的思路。
同時該團隊還運用遺傳和藥理學方式抑制該途徑，發現抑制EPHA2 / LYN途徑可防止乳腺腫瘤在體內的侵襲和轉移。膠原纖維排列是胞外基質硬度變化的標誌，在人類乳腺癌樣本中，該研究也發現EPHA2/LYN途徑的激活與膠原纖維排列有關。總而言之，該研究揭示了EPHA2 / LYN / TWIST1機械轉導途徑，該途徑可以對來自腫瘤微環境的機械信號作出反應，以驅動EMT，從而促進腫瘤的侵襲和轉移。