编辑推荐:
研究人员聚焦乳腺生物学和乳腺癌,创新研究方法与模型,为相关研究带来新进展,意义重大。
在生命科学领域,乳腺相关研究一直是热门且意义深远的话题。乳腺作为女性重要的生理器官,其发育过程受到多种复杂因素的精细调控,而一旦这些调控机制出现异常,就可能引发乳腺癌,严重威胁女性的生命健康。目前,在乳腺发育和乳腺癌研究方面,存在诸多挑战。例如,研究正常乳腺发育和乳腺癌的工具不够完善,像用于敏感测量和成像孕激素受体(PR)活性的工具一直匮乏;传统的小鼠卵巢切除术模型无法精准模拟人类自然绝经的渐进过程,这给研究围绝经期和绝经后乳腺的变化以及乳腺癌的发病机制带来了困难;在体外构建分支状乳腺上皮网络结构也颇具难度,限制了对乳腺组织架构与细胞行为关系的深入探究。
为了突破这些困境,来自芬兰赫尔辛基大学(University of Helsinki)生物技术研究所的 Johanna Englund 和捷克科学院分子遗传学研究所的 Zuzana Sumbalova Koledova 等研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Journal of Mammary Gland Biology and Neoplasia》上,为乳腺生物学和乳腺癌研究开辟了新的道路。
在研究中,研究人员运用了多种关键技术方法。一是单细胞转录组学技术,通过对细胞内 RNA 进行测序和分析,可深入了解细胞在不同条件下的基因表达变化,进而探究细胞的功能和特性。二是 3D 打印技术,利用该技术构建出具有特定结构的乳腺上皮细胞模型,为研究细胞在特定组织架构中的行为提供了有力工具。三是开发新的动物模型,如化学诱导的绝经模型,通过特定化学物质诱导小鼠出现类似人类围绝经期和绝经的生理变化,更真实地模拟人体生理状态。
研究结果如下:
- PR 信号研究工具的创新:Aarts 及其同事基于优化的孕激素反应元件(PRE)开发了荧光素酶和荧光报告基因,可用于在人类乳腺上皮细胞中研究 PR 信号传导。这一工具能够在细胞群体或单细胞水平对 PR 活性进行定量分析,有助于深入理解 PR 信号传导及靶基因诱导机制12。
- 绝经模型的改进:Saeki 等人采用 4 - 乙烯基环己烯二氧化物(VCD)构建化学诱导的绝经模型。该模型能够模拟人类围绝经期和绝经后乳腺的形态变化以及对激素的敏感性,他们利用此模型研究了多溴联苯醚暴露对乳腺的影响34。
- 类器官研究的新发现:Ortiz 团队利用单细胞转录组学研究了雌性激素补充对正常人类和小鼠乳腺类器官培养的影响。研究发现,类器官对雌激素和妊娠诱导激素有反应,但不同物种在细胞异质性和信号传导的重现程度上存在差异。此外,Koskinen 等人通过 3D 打印技术构建了分支 Y 形结构,研究发现正常和癌细胞主要在分支尖端增殖,而非主干区域,且远离分支点的尖端增殖更明显,这为研究乳腺形态发生和肿瘤发生中组织架构与细胞行为的关系提供了新视角5。
- 不同模型物种的研究价值:Rauner 讨论了来自多种哺乳动物的乳腺类器官的研究潜力,这些非传统物种的类器官系统有助于研究乳腺发育、癌症、再生医学,还能为乳腺进化和泌乳研究提供见解。Nicotra 等人则对现有的大鼠乳腺肿瘤模型进行了研究,大鼠肿瘤模型与人类激素受体阳性(HR?)乳腺癌更为相似,在研究疾病进展、治疗耐药性和肿瘤生物学方面具有重要价值6。
- 乳腺癌转移模型的研究:Nuckhir 等人综述了乳腺癌转移微环境的建模方法,包括肺、骨、肝和脑等部位的模型,讨论了现有体内、体外模型的优缺点,强调了技术进步对模型构建的推动作用以及当前研究的局限性7。
- 乳腺癌预防模型的开发:Wilby 等人开发了一种基于正常乳腺外植体和可调水凝胶的新型正常人类乳腺临床前模型,该模型在 7 天内能够重现人类乳腺的关键特征,如上皮增殖、激素受体表达和免疫细胞存在,有望用于乳腺癌预防药物的临床前测试7。
- 生物传感器小鼠模型的研究:Brezak 和 Sumbalova Koledova 发现 EKAREV - NLS 生物传感器小鼠模型存在乳腺生长缺陷和生殖缺陷,且这些缺陷可通过雌激素补充或杂交小鼠品系得到改善,该研究强调了评估生物传感器和转基因小鼠模型对乳腺生理影响的重要性8。
- 乳腺癌研究新工具:Molière 等人引入快速扫描高频超声(HFUS)协议,可在小鼠肿瘤可触及之前对肿瘤生长进行纵向评估,与传统方法相比,HFUS 在测量肿瘤大小时更准确,对动物福利更有益,在临床前研究中具有显著优势910。
- 细胞相互作用和细胞功能研究方法:Mazan 和 Marusiak 分享了共培养表型分析方法,用于研究巨噬细胞与乳腺癌细胞的相互作用;Lloyd - Lewis 等人描述了研究信号转导和转录激活因子 3(STAT3)介导的乳腺上皮细胞溶酶体功能调节的关键方法,为相关研究提供了详细的实验方案11。
- 大型动物研究的新策略:Machiela 和 Hovey 针对绵羊乳腺开发了一种新的标记策略,通过乳腺内输注实现上皮细胞分裂标记,且该方法可与全身共给药 BrdU 用于双标记研究12。
研究结论表明,这些研究成果通过提供改进的方法和更广泛的生物学模型,深化了对乳腺发育、癌症生物学和再生过程的理解,推动了乳腺研究领域的发展。同时,研究人员也指出,虽然取得了一定进展,但在乳腺癌转移微环境建模等方面仍存在不足,需要进一步研究和改进。这些研究为后续的乳腺生物学和乳腺癌研究奠定了坚实基础,有望为乳腺癌的预防、诊断和治疗带来新的突破。