DDR1-RUNX1/CBFβ信号轴调控乳腺干细胞分化的机制及其在乳腺癌中的临床意义

本研究针对乳腺上皮干细胞分化与组织形态发生的调控机制这一关键科学问题，通过创新的单细胞来源类器官模型，揭示了DDR1（discoidin domain receptor 1）通过调控RUNX1-CBFβ（core binding factor beta）复合物的表达与相互作用，驱动乳腺干细胞命运决定和组织形态发生的分子机制。研究发现该信号轴的破坏会导致干细胞双能态滞留和肺泡形态发生障碍，并通过乳腺癌患者突变数据分析证实该通路在肿瘤发生中的重要作用，为乳腺癌治疗提供了新的靶点策略。

　　

乳腺作为高度再生性器官，其复杂的导管-小叶结构源于多能干细胞的分级分化。然而，人类乳腺发育过程中干细胞如何协调分化与形态建成的分子机制尚不明确，这种认知缺口也阻碍了对乳腺癌发生机制的理解——该疾病本质上就是分化失调的病理过程。美国塔夫茨大学医学院Charlotte Kuperwasser团队在《Stem Cell Reports》发表的研究，通过前沿的3D类器官模型揭示了胶原受体DDR1与转录因子RUNX1构成的调控轴在乳腺发育中的核心作用。

研究采用7例患者来源的原代细胞建立单细胞衍生的3D水凝胶类器官系统，结合活细胞成像、单细胞转录组测序等技术，首次完整记录了人类乳腺终末导管小叶单元(TDLU)从单个双能干细胞发育为复杂结构的动态过程。研究发现该过程经历诱导、模式化、形态发生和成熟四个阶段，其中DDR1的激活对干细胞退出双能态和后续的肺泡形成至关重要。

关键技术包括：
1）患者来源单细胞3D类器官培养系统模拟乳腺发育全过程
2）高分辨率活细胞成像追踪单细胞谱系命运
3）单细胞RNA测序解析细胞异质性
4）DDR1抑制剂(DDR1i)和RUNX抑制剂(AI-10-104)的时序处理
5）乳腺癌基因组数据库(cBioPortal)的临床关联分析

主要研究发现：
DDR1抑制使干细胞滞留双能态
通过诱导期（day 0-3）施加DDR1抑制剂，类器官完全丧失形成复杂TDLU结构的能力，形成的原始腺泡结构同时表达管腔(EpCAM/CK7)和基底(CK14)标志物，证实干细胞分化受阻。而模式化期（day 7起）抑制则选择性阻断肺泡形成，导致单纯导管结构占优势。

RUNX1是DDR1下游关键效应因子
单细胞转录组显示DDR1i显著降低双能祖细胞和基底细胞中RUNX1表达，并影响MYC、DUT等RUNX1靶基因。表型上，RUNX抑制剂处理完美复现了DDR1抑制的表型：诱导期处理导致双能态滞留，模式化期处理则特异性阻断肺泡形成和管腔细胞扩增。

DDR1调控RUNX1-CBFβ复合物
Western blot显示DDR1i降低RUNX1和CBFβ的核蛋白水平。共免疫沉淀证实DDR1抑制会削弱RUNX1-CBFβ相互作用，这种调控与直接靶向该复合物的抑制剂AI-10-104效果类似。转录组分析发现55%的DDR1响应基因与RUNX抑制响应基因重叠，包括SOX2、NANOG等干细胞相关转录因子的靶基因。

临床相关性分析
乳腺癌基因组数据显示DDR1扩增(2.48%)与RUNX1(2.93%)/CBFβ(3.24%)突变频繁共现。生存分析揭示在非三阴性乳腺癌中，高DDR1/RUNX1表达与良好预后相关，而在三阴性乳腺癌中则呈现相反趋势，提示该通路具有亚型特异性调控作用。

这项研究首次阐明DDR1-RUNX1/CBFβ构成乳腺发育的核心调控轴：在诱导期促进干细胞分化，在模式化期驱动管腔细胞扩增和肺泡形态发生。该发现不仅填补了乳腺形态发生分子机制的知识空白，更通过临床数据将基础发现与乳腺癌病理关联，为开发靶向该通路的分化疗法提供理论依据。特别值得注意的是，研究中建立的单细胞来源类器官模型为人类乳腺发育研究提供了前所未有的时空分辨率平台，这种创新方法论将推动更多器官发生机制的解析。