SOX2+/SOX10+ sustentacular细胞作为VHL相关副神经节瘤的出生后嗜铬祖细胞与肿瘤起源细胞

《npj Precision Oncology》：Postnatal sustentacular cells as chromaffin progenitors and tumor cells of origin in VHL-related paragangliomas

本研究针对出生后嗜铬细胞再生来源及其与副神经节瘤（PPGL）肿瘤发生的关系展开深入探索。研究人员通过谱系追踪、单细胞测序和免疫荧光技术，首次鉴定出表达SOX2/SOX10的 sustentacular 胶质样细胞是出生后嗜铬细胞的新祖细胞群，并发现VHL突变型PPGL中部分 sustentacular 细胞携带与肿瘤细胞相同的3p染色体缺失，提示其可能作为肿瘤起源细胞。研究进一步揭示DLK1-NOTCH信号轴在调控嗜铬再生中的核心作用，为PPGL的诊断和治疗提供了新靶点。

　　

肾上腺髓质中的嗜铬细胞作为神经嵴来源的神经内分泌细胞，负责儿茶酚胺的合成，介导机体的"战斗或逃跑"应激反应。除了肾上腺髓质，嗜铬细胞还分布在肾上腺外部位，包括腹主动脉附近的祖克坎德尔器（OZ）以及沿椎旁交感神经节的小簇状副神经节。起源于这些组织的肿瘤——嗜铬细胞瘤（肾上腺内）和副神经节瘤（肾上腺外），统称为PPGL，常常导致儿茶酚胺过量产生，引发严重高血压和心血管事件风险增加。值得注意的是，PPGL在所有肿瘤中遗传率最高，约40%患者携带易感基因突变。

尽管近年来研究已证实胚胎期嗜铬细胞起源于神经嵴来源的多能雪旺细胞前体（SCPs），但这些多能SCPs仅在胚胎发育过程中短暂存在，在小鼠胚胎第15天左右消失。然而，祖克坎德尔器在出生前后达到最大体积，在人类甚至到三岁才达到峰值随后退化。这就引出了一个关键科学问题：出生后嗜铬细胞是如何生成和补充的？

最近的研究通过分析人类出生后肾上腺的单细胞测序数据，提出了可能存在嗜铬干细胞的观点，同时嗜铬细胞分裂也可能在出生后重新填充嗜铬细胞。然而，出生后嗜铬细胞再生的细胞来源及其与副神经节瘤肿瘤发生的关系仍然不完全明确。

为了回答这些问题，来自卡罗林斯卡学院的研究团队在《npj Precision Oncology》上发表了最新研究成果。研究人员通过体内谱系追踪、单细胞分析和免疫荧光染色等技术手段，发现了一种独特的出生后嗜铬祖细胞群体。

研究团队主要运用了以下几种关键技术方法：首先利用Sox10^CreERT2+/-; R26R^YFP+/-小鼠模型进行他莫昔芬诱导的遗传细胞命运追踪；通过5-乙炔基-2'-脱氧尿苷（EdU）染色评估细胞增殖能力；采用免疫荧光染色技术检测SOX2、SOX10、PHOX2B、TH等蛋白的表达与共定位；使用SmartSeq2协议进行深度单细胞RNA测序分析；应用CellChat工具进行细胞间通讯分析；通过inferCNA方法推断拷贝数变异；并对9例PPGL患者样本进行单核RNA测序分析。

postnatal SOX10⁺ cells are chromaffin progenitor cells in vivo

通过使用胶质细胞特异性诱导型Cre系Sox10^CreERT2+/-与R26R^YFP+/-报告基因耦合进行命运追踪，研究发现出生后SOX10⁺胶质细胞贡献了嗜铬细胞的生成。在他莫昔芬诱导重组后，定量分析显示在出生后第14天（P14）和第90天（P90），分别有14.17%和17.56%的YFP⁺细胞对酪氨酸羟化酶（TH）呈阳性。然而，从P14到P90期间TH⁺嗜铬细胞的显著增加（2.5倍）不能完全归因于出生后来源的SOX10⁺细胞，提示新生儿TH嗜铬细胞（P0-P7）可能保留增殖能力，贡献于出生后嗜铬细胞的扩张。

postnatal SOX10⁺ cells in the adrenal medulla and the organ of Zuckerkandl(OZ) co-express the multipotency factor SOX2,resembling sustentacular cells

免疫荧光染色显示，在新生（P1）肾上腺髓质和祖克坎德尔器中，SOX10⁺细胞对SOX2呈阳性，这种情况持续到成年期，与胚胎期E17天观察到的相似。然而，苏木精-伊红（HE）染色揭示了出生后髓质和OZ中SOX10⁺SOX2⁺细胞的独特形态特征，将其与胚胎期SOX10⁺SOX2⁺胶质/SCPs细胞区分开来。出生后SOX10⁺SOX2⁺细胞具有独特的纺锤形核和延伸的细胞突，与周围嗜铬细胞相互作用，类似于sustentacular胶质细胞的形态特征。

SOX2⁺SOX10⁺sustentacular cells form a distinct population at postnatal ages with a gene expression program different from embryonic glia/SCPs

单细胞转录组分析显示，胚胎胶质/SCP群体（E17.5）在转录上不同于出生后胶质/sustentacular群体。差异表达基因分析揭示了不同的转录程序：胚胎胶质/SCP群体显著上调Wwtr1、Lmo4和Moxd1等基因，这些基因在维持细胞干性和增殖中起关键作用；而出生后胶质-sustentacular细胞显著上调Wnt6、Notch1、Hey2、Sfrp5/1和Tgfβ2等基因，表明其参与细胞信号传导、命运决定和祖细胞样特性。

Sustentacular and chromaffin cell-cell communication reveals NOTCH1 and WNT signaling in regeneration and paracrine support

细胞间通讯分析预测，在所有出生后年龄（P5、P14、P90和老年）中，抑制性NOTCH配体DLK1主要由嗜铬细胞表达并发送，由sustentacular细胞中表达的Notch1受体接收。DLK1是NOTCH信号通路的已知抑制剂，通过阻止NOTCH受体激活发挥作用。出生后嗜铬细胞中DLK1的表达通过NOTCH抑制微调sustentacular细胞在嗜铬分化过程中的再生能力。

Deep single-nucleus RNA sequencing analysis of human PPGL shows SOX2 and SOX10 expression in neoplastic cells

对9例PPGL患者的单核RNA测序分析发现，虽然大多数sustentacular细胞被认为是非肿瘤性基质成分，但在两个PPGL病例中，一部分SOX2⁺ sustentacular细胞（8%和15%）与肿瘤细胞共享预测的拷贝数变异，表明在罕见情况下，sustentacular细胞可能作为肿瘤起源细胞。这两个样本都携带种系VHL突变，支持3p缺失（包含剩余野生型VHL等位基因）导致VHL失活是VHL缺失驱动肿瘤发生的前提条件。

Schwann cells share 3p deletions with neuroendocrine cells in VHL-mutated tumors

在更大的液滴单核RNA测序数据集重新分析中，在两个样本（#E024、#E042）中发现SCLCs子集（16/199，8%和18/122，15%）具有推断的3p缺失，与神经内分泌细胞一致。这两个样本都表现出种系VHL突变，表明这些SCLCs可能代表了sustentacular胶质细胞，这些细胞通过3p缺失经历了第二次打击，包含了剩余的野生型VHL等位基因。

研究结论表明，SOX2⁺SOX10⁺ sustentacular细胞作为出生后嗜铬祖细胞的鉴定，不仅扩展了我们对出生后嗜铬祖细胞的理解，而且强调了sustentacular细胞在肿瘤生物学中的潜在动态作用。这些发现为PPGL提供了新的诊断、预后和治疗策略的思路。

研究表明，出生后嗜铬细胞的扩张既通过SOX10⁺祖细胞的分化，也通过新生儿时期的短暂自我更新实现。SOX2⁺SOX10⁺ sustentacular细胞代表了一个独特的祖细胞群体，在转录上不同于胚胎雪旺细胞前体，表现出独特的祖细胞特征。这些细胞通过DLK1-NOTCH和WNT信号通路与嗜铬细胞进行细胞间通讯，维持神经内分泌组织完整性。

最重要的是，研究发现VHL突变型PPGL中一部分sustentacular细胞携带与肿瘤细胞相同的3p染色体缺失，表明它们可能作为肿瘤起源细胞。这一发现为理解PPGL的肿瘤发生机制提供了新的视角，特别是在具有种系VHL突变的病例中。

研究的讨论部分强调，虽然大多数PPGL被认为起源于胚胎或出生后嗜铬组织，但研究结果表明肿瘤发生也可以在嗜铬祖细胞，特别是sustentacular细胞中启动。这提出了发育时机和细胞可塑性在决定致癌转化易感性中起关键作用的可能性。

此外，DLK1-NOTCH信号轴的发现为治疗干预提供了潜在靶点。DLK1作为NOTCH信号的抑制剂，通过调节sustentacular细胞的再生能力，可能成为促进分化或抑制肿瘤生长的治疗策略。

总之，这项研究不仅揭示了出生后嗜铬细胞再生的细胞机制，而且为PPGL的肿瘤发生提供了新的见解，为未来开发针对这一罕见但具有高遗传性的肿瘤类型的精准治疗策略奠定了基础。