據世界衛生組織國際癌症研究機構統計資料顯示，2020年，乳腺癌已取代肺癌成為全球第一大癌症。根據不同因素，乳腺癌主要治療方式有手術、化療、放療、激素療法以及靶向療法。因乳腺癌發現時多為中晚期，治療難度已非常大，若是又發生轉移，治癒則會難上加難。
美國塔夫茨大學生物醫學工程學院研究團隊釋出了一項題為“Potassium channel-driven bioelectric signalling regulates metastasis intriple-negative breast cancer”的研究，該
研究發現透過操控鉀離子通道的表達改變三陰性乳腺癌（Triple-negative Breast Cancer，TNBC）細胞的靜息電位（RestingMembrane Potential，RMP）會促進體外侵襲、體內腫瘤生長和轉移，並伴有細胞粘附有關基因表達變化，但可利用胺碘酮（一種抗心律失常藥物）阻斷TNBC細胞的內源性K+通道來逆轉RMP狀態，減少乳腺癌細胞體外遷移和體內轉移
。
研究成果（圖源：The Lancet）
目前還沒有直接針對癌症入侵細胞的臨床可用療法，因此，轉移仍然是癌症患者死亡的主要原因。而三陰性乳腺癌亞型約佔所有乳腺癌病例的15%，被稱為“乳腺癌中的絕症”。與其他亞型相比，其5年預後較差、轉移可能性高、總生存期縮短。此外，其激素受體陰性，對激素藥物不敏感，因此迫切需要更有效的治療方法。
表1 乳腺癌分子分型的標誌物檢測和判定
表格來源：中國癌症雜誌
細胞的靜息電位，即質膜上的淨離子電流為零的膜電位，通常保持在一個負值。靜息電位取決於最豐富離子（K+、Na+、Ca2+和Cl－）的濃度梯度、膜對這些離子的滲透性、以及離子通道的表達和活性。由於這些因素變化，細胞的RMP可以表現為超極化（更負）或去極化（更正）。癌細胞的生物電特性與正常細胞有很大的不同：癌細胞RMP更加去極化，且離子通道表達和活性失調。先前研究已經證明，Na+和K+通道活性可以調節乳腺癌的遷移、入侵和轉移。
雖然已知K+通道活性調節正常細胞的RMP，但這一點尚未在TNBC細胞中得以證實。因此，為了確定哪些離子在TNBC細胞的RMP中占主導地位，研究人員將人類乳腺癌細胞系（LM2、MDA-MB-231、SUM159、MDA-MB-468和BT20）和永生化的正常乳腺上皮MCF10A細胞放在一系列細胞外溶液中。實驗中觀察到，與生理K+濃度相比，用不斷增加的K+細胞外濃度培養細胞會導致轉移性LM2、MDA-MB-231、SUM159和MDA-MB-468的細胞群明顯去極化，但對轉移性差的BT20或健康上皮系MCF10A則沒有影響。在Na+或Cl－溶液中培養則對任何系的RMP都沒有影響。
有趣的是，RMP增加也與細胞系的轉移潛力有關。在細胞外K+濃度增加的情況下，轉移潛力大的細胞系比轉移潛力小或健康的MCF10As有相對更大的去極化。這表明，K+通道在人類乳腺癌腫瘤中是上調的，
TNBC細胞的RMP是由K+通道活動調節
。
K+驅動轉移性TNBC細胞的RMP（圖源：［2］）
為了研究K+電導以及由此引起的RMP變化對乳腺癌細胞轉移的潛在影響，研究人員採用MDA-MB-231和MDA-MB468細胞系表達兩種不同型別的綠色熒光蛋白標記的K+通道，結果表明，相對於MCF10A健康乳腺上皮細胞，上述細胞系的RMP明顯更負。研究人員也研究了K+通道驅動的超極化對3D細胞侵襲的影響，結果表明K+通道驅動的RMP超極化促進了TNBC細胞遷移和侵襲。小鼠異種移植模型研究也表明K+通道驅動的RMP超極化促進體外TNBC細胞遷移和侵襲，體內腫瘤生長和轉移。
K+通道過表達可誘導RMP超極化，增強3D細胞侵襲（圖源：［2］）
K+通道驅動RMP超極化增加TNBC腫瘤生長和轉移（圖源：［2］）
在確定K+通道過表達和超極化會引起TNBC細胞系的深刻表型變化後，研究人員試圖進一步確定其細胞遷移機制。K+通道已被證明透過調節細胞內Ca2+水平來驅動細胞遷移，因此研究人員首先採用羅丹明（鈣敏感熒光染料）進行實驗，實驗發現K+誘導的TNBC細胞超極化並未透過Ca2+訊號驅動遷移。為了確定基因表達變化是否可以解釋上述結果，研究人員又進行了RNA測序，差異表達分析顯示，通道過度表達系中差異表達的基因數量顯著；主成分確定細胞RMP的變化對基因表達有顯著影響。總而言之，K+通道驅動的RMP超極化引起基因表達顯著變化，上調細胞黏附通路。觀察到的細胞粘附相關基因上調錶明，K+通道過表達可能改變TNBC細胞的粘附和形態，進一步研究證實K+通道驅動的RMP超極化與細胞形狀和粘著訊號的變化有關。
K+通道驅動的RMP超極化上調與細胞粘附相關基因（圖源：［2］）
K+通道驅動的RMP超極化改變細胞形態和粘著斑訊號（圖源：［2］）
鈣粘蛋白-11已被證明可驅動上皮癌轉移，特別是在乳腺癌中，鈣粘蛋白-11與細胞遷移、上皮間質轉化和促進轉移有關。先前的資料收集中發現，CDH11 mRNA水平與38。5%（20/52）的TNBC患者K+通道中mRNA水平呈正相關，因此，研究人員選擇研究鈣粘蛋白-11在K+通道中的驅動作用。為了確定CDH11基因的表達增加是否與鈣粘蛋白-11表達增加相對應，團隊也對K+過表達的231細胞系中的鈣粘蛋白-11進行了量化研究。接下來，研究人員用先前在乳腺癌細胞中使用的siRNA誘導CDH11基因敲除，並在MDA-MB-231K+通道過度表達中測量對細胞遷移和粘附的影響，結果表明超極化細胞的2D遷移和3D侵襲增加是由鈣粘蛋白-11和MAPK訊號驅動的。
鈣粘蛋白-11介導K+通道驅動超極化遷移（圖源：［2］）
為了確定靶向乳腺癌細胞的RMP治療轉移性疾病的可行性，研究人員研究了K+通道阻滯劑對細胞侵襲和轉移的影響，選擇四種已知可阻斷K+通道並與其他腫瘤抗癌作用相關的臨床可用藥物：胺碘酮、卡維地洛、丙咪嗪和硫裡噠嗪。經過篩選後，胺碘酮憑藉較大的去極化作用入選後續實驗。胺碘酮是III類抗心律失常藥物，已知可阻斷電壓門控和內向整流鉀通道，並已被證明可提高肝細胞癌患者生存率。
實驗中，MDA-MB-231細胞在兩種濃度下的2D細胞遷移顯著減少，MDA-MB-468細胞在10 M濃度下的2D細胞遷移顯著減少。有趣的是，胺碘酮還影響了鈣粘蛋白-11的表達水平。進一步研究發現，10 M胺碘酮處理的MDA-MB-231和MDA-MB-468細胞增殖減少。在TNBC小鼠模型中
，使用K+通道阻滯劑胺碘酮可以從藥理學角度靶向乳腺癌細胞的生物電狀態，減少乳腺癌細胞遷移和肺轉移
。
胺碘酮促使TNBC RMP去極化，減少細胞遷移（圖源：［2］）
胺碘酮的抗癌作用可透過心臟適應症使用的同等標準治療水平更低的劑量來實現，從而避免先前報道的非靶向毒性。離子通道阻滯劑，如胺碘酮，由於其普遍性和已知的安全性，為藥物再利用提供了豐富資源。不過，研究人員也表示，雖然確實在MDA-MB-231和MDA-MB-468細胞中觀察到較高濃度的胺碘酮在體外具有抗增殖作用，但除了阻斷外向鉀通道外，據報道胺碘酮在某些條件下還能阻斷心肌細胞的內向鈉和鈣電流，因此不能完全將觀察到的MDA-MB-231細胞的去極化現象歸因於單獨的鉀通道阻斷。
綜上所述，研究團隊證實了
TNBC細胞超極化驅動遷移、侵襲和轉移，可透過藥理學去極化RMP靶向，這種超極化與基因表達的顯著變化有關
。揭示了RMP對腫瘤促進遷移訊號通路的重要性，並確定了乳腺癌轉移的新治療靶點。
撰文|清瑤
排版|露娜
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參考資料：
［1］《2020全球癌症報告》https：//www。iarc。who。int/
［2］Payne SL， Ram P， Srinivasan DH， et al。 Potassium channel-drivenbioelectric signalling regulates metastasis in triple-negative breast cancer。EBioMedicine。 2021 Dec 18；75：103767。 doi： 10。1016/j。ebiom。2021。103767。Epub ahead of print。 PMID： 34933180； PMCID： PMC8688589。
［3］中國抗癌協會乳腺癌專業委員會。中國抗癌協會乳腺癌診治指南與規範（2021年版）［J］。中國癌症雜誌，2021，31（10）：954-1040。DOI：10。19401/j。cnki。1007-3639。2021。10。013。
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