雄激素受体非依赖的增殖性上皮细胞在前列腺再生、肿瘤发生及进展中的作用研究

Second-generation androgen deprivation therapy (ADT) is the main treatment for castration-resistant prostate cancer (CRPC). Unfortunately, almost all CRPCs eventually progress into androgen receptor (AR)-independent prostate cancer (AIPC) after ADT. However, the identity of the cell of origin for AIPC remains unclear. In preliminary studies, we found that AR-deleted prostate epithelial cells possess higher organoid-forming ability when compared with the AR-intact counterparts, suggesting a higher progenitor property in this population. In addition, there are more proliferating cells as marked by Ki67 at the luminal layer of the AR-independent prostate epithelium. More importantly, we discovered that Ki67-positive prostate epithelial cells possess organoid-forming ability, indicating that they might be the candidate of proliferating stem cells in the prostates. In the proposed studies, we will investigate whether the Ki67-positive population in the AR-independent prostate epithelium possesses progenitor characteristic and assess their ability to serve as the cell of origin for AIPC upon oncogene transformation. Using the established genetically engineered mouse models of prostate cancer that are AR-independent, we will evaluate whether Ki67-expressing cells within the tumors possess the characteristics of cancer stem cells, and if their molecular characteristics can serve as prognostic indicators for CRPCs that will encounter ADT failure. In conclusion, our study should provide novel insights into the development of AIPC as well as new therapeutics targets and prognostic markers for the disease.

第二代雄激素剥夺疗法（ADT）是去势抵抗型前列腺癌（CRPC）的主要治疗方法。不幸的是，几乎所有的CRPC经过ADT治疗后，最终发展为雄激素受体（AR）非依赖型前列腺癌（AIPC）。然而，AIPC起源细胞的身份尚不明确。我们前期研究发现，AR缺失的前列腺上皮细胞相比AR表达的上皮细胞，能更有效地形成类器官，提示其具有更高的干细胞特性。同时，AR非依赖的前列腺上皮存有更多Ki67阳性的管腔细胞。更重要的是，前列腺中Ki67阳性上皮细胞能形成类器官，揭示了其作为增殖干细胞的可能性。在本项目中，我们将鉴定Ki67阳性、AR非依赖的前列腺上皮细胞亚群是否具备干细胞特质，并通过癌转化，探讨其作为AIPC起源细胞的可能性。最后，我们将探究Ki67表达的AIPC细胞是否具备肿瘤干细胞的特性，并检测其分子特征是否能成为ADT治疗的预后指标。综上所述，本研究将为AIPC的进程与治疗提供全新的视角和靶标。

第二代雄激素剥夺疗法（ADT）对雄激素合成和雄激素受体（AR）拮抗具有很强的作用，是去势抵抗型前列腺癌（CPRC）的主要治疗方法。然而，经二代ADT治疗的CRPC最终会进展成致死性AR非依赖性前列腺癌（AIPC）。不幸的是，目前针对AIPC并没有很好的治疗方案，因此，我们迫切需要为这些癌病患寻找新的治疗策略。我们过去的研究发现，AR非依赖的管腔祖细胞CARN具备成为AIPC起源细胞的能力。在此项目中，我们构建了全新的Nkx3.1Cre/+; ARflox/Y基因工程小鼠模型，用于鉴定不同的AR非依赖性前列腺上皮干细胞亚群。该模型可高效地诱导前列腺上皮细胞中AR的敲除，从而在体内证明了上皮AR对于前列腺的生成的非必要性。同时，我们也发现敲除上皮AR促使更多Ki67表达细胞的产生。利用Ki67RFP/+小鼠模型，我们可以标记Ki67阳性的细胞，以探究这些增殖性细胞的干性及在AIPC发生发展的作用。值得一提的是，我们发现Ki67阳性的管腔细胞具有更高的类器官形成率，提示了其干性潜能。此外，利用NPp53Ki67RFP/+前列腺癌小鼠模型，我们可以在小鼠体内诱导肿瘤的发生，随后从中分选出Ki67阳性肿瘤细胞；这些细胞具有更高的类器官形成能力，提示了其具有更强的自我更新能力，即肿瘤干细胞特性。通过转录组测序，我们鉴定了Ki67阳性肿瘤细胞所衍生的类器官的分子特征和信号通路，确认了Ly6d膜蛋白作为AR缺失的前列腺上皮及增殖性肿瘤细胞均表达的差异表达基因，并发现Ly6d阳性肿瘤细胞具有更强的肿瘤干细胞特性。最后，我们建立了全新的AIPC小鼠模型CARN-NPp53K，能衍生出肿瘤类器官，并具备在免疫缺陷或完整小鼠体内重新成瘤的能力。通过单细胞测序，我们找到了一个存有增殖性、神经内分泌标志物表达，以及具备免疫逃逸的肿瘤细胞亚群。综上，鉴定增殖性和/或Ly6d表达细胞的分子特征及靶向这些肿瘤细胞或其分子特征对于AIPC的治疗具有重要的临床意义。