8月17日深夜，中國科學(xué)院分子細胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生物化學(xué)與細胞生物學(xué)研究所）高棟研究組、陳洛南研究組以及紀念斯隆-凱特琳癌癥中心陳俞研究組合作在國際學(xué)術(shù)期刊Nature Genetics在線發(fā)表題為“Single-cell transcriptomics identifies a distinct luminal progenitor cell type in distal prostate invagination tips”的研究成果。該研究利用單細胞測序技術(shù)和譜系示蹤系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)并鑒定了一類定位于前列腺管腔內(nèi)陷末端的前列腺成體干細胞（Luminal-C細胞），進一步利用條件性基因敲除系統(tǒng)，證明Luminal-C細胞具有腫瘤起始細胞的潛能，并闡明在人類前列腺組織中也存在此類Luminal-C細胞，為研究前列腺組織的穩(wěn)態(tài)、損傷修復(fù)和腫瘤起始提供了重要基礎(chǔ)。

　　前列腺癌是歐美國家發(fā)病率第一的男性惡性腫瘤，在我國男性中前列腺癌的發(fā)病率也呈逐年上升趨勢。隨著我國進一步的現(xiàn)代化進程，國民飲食結(jié)構(gòu)和生活習(xí)慣的西化，以及人口老齡化程度的加深，前列腺癌將成為影響我國男性生命健康和生活質(zhì)量的主要惡性腫瘤之一。目前，前列腺癌的治療仍然以雄激素去勢治療為主，但是大多數(shù)病人最終會發(fā)展成去勢抵抗性前列腺癌。尋找去勢抵抗性前列腺干細胞的研究一直是前列腺研究領(lǐng)域懸而未決的重要科學(xué)問題。近年來，前列腺干細胞的研究集中在前列腺的基底細胞、去勢條件下的前列腺干細胞，以及近側(cè)端的前列腺細胞。但很多研究結(jié)果存在巨大的爭議，發(fā)現(xiàn)生理狀態(tài)條件下的前列腺成體干細胞成為前列腺研究領(lǐng)域的巨大挑戰(zhàn)。高棟研究員之前構(gòu)建了前列腺類器官培養(yǎng)體系(Cell 2014)，并系統(tǒng)性闡明了前列腺細胞命運決定的分子機制(J Clin Invest ,2019; J Clin Invest, 2020)，為進一步解決這一問題提供了平臺。

　　為了尋找前列腺中的成體干細胞，高棟研究組的研究人員通過對成年雄鼠前列腺進行高通量單細胞轉(zhuǎn)錄組測序，發(fā)現(xiàn)了三群新的前列腺管腔細胞(Luminal-A、Luminal-B和Luminal-C)，分析發(fā)現(xiàn)Luminal-C細胞具有前列腺干細胞的潛能，并特異表達Tacstd2、Ck4和Psca。研究人員發(fā)現(xiàn)Luminal-C細胞主要分布在前列腺管腔內(nèi)陷末端(Dist-Luminal-C)和近側(cè)端的前列腺(Prox-Luminal-C)，證實此類細胞可以高效地在體外形成前列腺類器官。為了在體內(nèi)觀察這群細胞的分布及特性，研究人員構(gòu)建了兩種Luminal-C細胞特異的譜系示蹤小鼠(Ck4CreERT2/+;Rosa26tdTomato/+和PscaCreERT2/+;Rosa26EYFP/+)，進一步確認了Luminal-C細胞的定位和分布。通過雄激素去勢損傷和雄激素介導(dǎo)前列腺組織再生的體內(nèi)譜系示蹤實驗，發(fā)現(xiàn)Luminal-C細胞是一群去勢抵抗性前列腺細胞，并且在前列腺組織損傷修復(fù)過程中Luminal-C細胞通過自我更新和分化成Luminal-A和Luminal-B細胞的機制促進前列腺組織的損傷修復(fù)。為了研究Dist-Luminal-C 細胞和Prox-Luminal-C細胞在前列腺損傷修復(fù)過程中的功能，研究人員通過譜系示蹤系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)Prox-Luminal-C細胞只參與前列腺近側(cè)端的損傷修復(fù)，而Dist-Luminal-C 細胞則負責遠側(cè)端前列腺的損傷修復(fù)。這些實驗證明了這群Luminal-C細胞是前列腺的成體干細胞。

　　為了研究Luminal-C細胞在前列腺腫瘤起始過程中的潛能，研究人員進一步構(gòu)建了兩種小鼠自發(fā)前列腺癌模型(Ck4CreERT2/+; Rosa26tdTomato/+; Ptenflox/flox和Tmprss2CreERT2/+; Ptenflox/flox)，發(fā)現(xiàn)與Luminal-A和Luminal-B細胞相比Luminal-C細胞可以高效的形成前列腺癌樣增生，而且癌變的Luminal-C子代細胞維持了Luminal-C的干細胞特征。這些體內(nèi)自發(fā)前列腺癌模型證明了Luminal-C細胞具有前列腺腫瘤祖細胞潛能。

　　研究人員進一步利用單細胞測序技術(shù)印證了人類前列腺組織中也存在一群定位于前列腺管腔內(nèi)陷末端的Luminal-C細胞，并通過分析之前發(fā)表的人類前列腺單細胞測序數(shù)據(jù)驗證了人類前列腺Luminal-C細胞在存在。

　　該研究發(fā)現(xiàn)了一種生理狀態(tài)條件下的前列腺成體干細胞Luminal-C，證實了Luminal-C細胞是去勢抵抗性前列腺干細胞，闡明了Luminal-C細胞作為前列腺腫瘤祖細胞潛能。前列腺成體干細胞的相關(guān)研究是熱點研究領(lǐng)域，國內(nèi)外有多個課題組試圖解決相關(guān)關(guān)鍵問題。值得一提的是，近期美國紀念斯隆-凱特琳癌癥中心國內(nèi)的Charles Sawyers實驗室在Science發(fā)表文章，報道了與高棟研究組類似的單細胞測序結(jié)果。高棟研究組的Nature Genetics 文章更進一步地利用了譜系示蹤系統(tǒng)直接驗證定位于前列腺管腔內(nèi)陷末端的前列腺干細胞，研究了Luminal-C細胞作為前列腺腫瘤祖細胞的潛能。

　　該項工作在高棟研究員和陳洛南研究員共同指導(dǎo)下，由高棟組博士生郭旺昕和陳洛南組博士生李琳等共同完成，并得到復(fù)旦大學(xué)朱耀教授的大力支持。該工作得到中國科學(xué)院、基金委、科技部、上海市科委等經(jīng)費支持。該工作的數(shù)據(jù)收集得到分子細胞卓越中心公共技術(shù)服務(wù)中心動物實驗技術(shù)平臺、細胞分析技術(shù)平臺和分子生物學(xué)技術(shù)平臺的支持。

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