雄激素受体非依赖的前列腺上皮祖细胞在前列腺肿瘤发生及去势抵抗进程中的作用机制研究

Prostate cancer is a common cancer in males. The major obstacle faced by the patients is development of castration-resistant prostate cancer (CRPC). It has been postulated that CRPC occurs due to the selection and expansion of a pre-existing intrinsic castration-resistant population during androgen-deprivation therapy; however, identity and molecular characterization of such population remain unclear. In preliminary studies, we have demonstrated that 1) androgen receptor (AR)-independent prostate epithelial cells possess high progenitor activity; 2) the existence of AR-negative prostate cancer cells, which undergo extensive expansion under castrate-level of testosterone; and 3) organoid assay enables long-term culture and propagation of prostate luminal progenitors and cancer cells. In the proposed study, we will use state-of-art genetically engineered mouse model, organoid and tissue recombination assays to investigate 1) cellular origin that contributes to progenitor properties of AR-independent prostate epithelial cells; 2) ability of AR-independent prostate epithelial cells to serve as cell of origin for CRPC; and 3) functional relevance and prognostic significance of AR-negative prostate cancer cells in prostate cancer progression and hormonal treatment resistance. Taken together, these studies should provide novel insights into the development of CRPC. Consequently, targeting AR-negative population may serve as a novel treatment strategy to overcome resistance to second-generation hormonal therapy, such as enzalutamide and abiraterone.

前列腺癌是常见的男性癌症，其治疗瓶颈在于去势抵抗型前列腺癌（CRPC）的形成。有假说指出，雄激素剥夺疗法会导致一类预先存在的“去势抵抗细胞亚群” 选择性富集，继而产生CRPC。然而，这一亚群细胞的身份及其分子特征亟待深入研究。我们的前期研究发现1）雄激素受体（AR）非依赖的前列腺上皮细胞具有祖细胞活性；2）AR阴性前列腺癌细胞的数目在去势剂量的睾酮处理中极速扩增；3）通过类器官技术可实现前列腺管腔祖细胞及肿瘤细胞的长程培养。在本项目中，我们将1）鉴定AR非依赖前列腺上皮细胞中具有祖细胞特征的亚群细胞;2）探讨AR非依赖前列腺上皮细胞作为CRPC起源细胞的可能性；3）研究AR阴性前列腺癌细胞在前列腺癌进程中的功能相关性及其预后显著性。这些问题的解答将为阐明前列腺癌去势抵抗的发展机制提供全新认识，并将确立以AR阴性前列腺癌细胞做为靶向来克服第二代激素疗法耐药性的全新治疗策略。

雄激素剥夺疗法（ADT）是前列腺癌患者主要的治疗方法。不幸的是，大多数前列腺癌经ADT治疗后最终进展成去势抵抗型前列腺癌（CRPC）。由于大部分CRPC仍通过雄激素受体（AR）相关机制来维持生长，这促使第二代ADT 应运而生。然而，部分CRPC 患者出现第二代ADT原发性耐药，而其他的治疗患者，其肿瘤最终也发展成 AR 非依赖型前列腺癌（AIPC）。因此，我们迫切需要为第二代ADT 治疗失败的CRPC 患者确立全新的治疗策略。..我们过去的实验发现，前列腺管腔干细胞CARNs具备AR非依赖特性，并在癌转化后成为AIPC。在此项目中，我们进一步探究前列腺中是否存有其他AR非依赖型上皮干细胞，并能在癌转化后形成AIPC。我们构建了全新的Nkx3.1Cre/+; ARflox/Y （NA）基因工程小鼠，能有效地敲除前列腺上皮的AR。在接近100%的AR敲除率，小鼠的前列腺依然可以生成，这意味着80年代Gerald Cunha的组织重组实验结果，即上皮AR在前列腺生成的过程中并不扮演决定性的角色，首次在体内得到印证。..通过流式分选和类器官培养，我们发现AR非依赖前列腺上皮细胞具备更高的类器官形成率，预示了这些细胞的干细胞特性。其中，我们发现Ly6d为NA小鼠前列腺上调最多的基因之一，而Ly6d阳性管腔细胞具备更高的类器官形成率，确认了它们作为AR非依赖前列腺上皮中的一个干细胞亚群。此外，通过管腔特异性敲除AR，我们证实了AR缺失能诱导更多Ly6d阳性细胞的形成。值得一提的是，Ly6d阳性管腔细胞也同时表达Notch3、Jagged1、Jagged2和Dll1，并对Notch抑制剂DAPT产生应答，预示着这些细胞的干性有可能依赖于Notch。最后，我们也发现两个AIPC模型的肿瘤表达Ly6d蛋白，并成功分选出这些细胞，以用于阐明这些癌细胞的干性特征和Enzalutamide耐药的特性。..由于Ly6d阳性AR非依赖前列腺管腔干细胞特性的调控和Notch相关信号通路高度相关，联合Notch抑制剂和第二代ADT可能可以有效地治疗恶性程度高的AIPC。通过这些研究结果的铺垫，我们可以进一步地探究靶向Ly6d阳性AR非依赖型前列腺管腔干细胞、癌细胞及它们的分子特征，作为克服第二代ADT抗药的全新治疗策略。