基于增殖追踪与消融技术的PyMT乳腺癌复发模型揭示肿瘤干细胞与免疫微环境重塑机制

本研究针对乳腺癌治疗后复发这一临床难题，创新性地将Ki67驱动的增殖追踪系统与白喉毒素受体(DTR)消融技术整合至MMTV-PyMT自发乳腺癌模型。研究人员通过单细胞转录组测序(scRNA-seq)系统比较原发与复发肿瘤的生态系统，发现复发肿瘤中癌症干细胞(ALDH1A3+/Tspan8+)比例升高，同时伴随促瘤性γδ T细胞浸润及髓系细胞SPP1/VEGFA共表达特征，这些发现为临床预后预测和治疗靶点开发提供了新思路。

　　

在乳腺癌治疗领域，尽管诊疗手段不断进步，局部复发和远处转移仍是导致患者死亡的主要原因。这一临床困境源于肿瘤异质性的动态演变——基因组和表观遗传的改变会产生治疗抵抗的亚群。传统治疗手段虽能有效清除快速增殖的癌细胞，却往往遗留具有干性特征的休眠肿瘤细胞库。与此同时，肿瘤细胞通过与基质的复杂互动（包括免疫逃逸和血管新生等过程）构建利于复发的微环境。这些发现凸显了亟需能够准确模拟人类疾病进展与复发过程的临床前模型。

中山大学肿瘤防治中心（Sun Yat-sen University Cancer Center）的研究团队在《npj Breast Cancer》发表的研究中，开发了一种创新的增殖追踪与消融系统。该系统通过双重组酶介导的遗传学策略，在PyMT诱导的自发性小鼠乳腺癌模型中实现对特定时间窗内增殖细胞的精准标记与清除。结合单细胞转录组分析，揭示了复发肿瘤中癌症干细胞扩增与免疫微环境重塑的分子特征。

研究主要采用四项关键技术：1）基于Ki67-RSR-Cre/DreERT2双重组酶系统的增殖细胞谱系追踪；2）白喉毒素(DT)介导的标记细胞特异性消融；3）原代肿瘤类器官培养体系验证系统功能；4）10x Genomics单细胞转录组测序解析16,892个细胞的分子特征。

研究结果

PyMT ProTracer/Deleter系统设计
通过将荧光-白喉毒素受体(DTR)双报告系统整合至MMTV-PyMT模型，建立可同时识别和清除增殖细胞的实验平台。类器官实验证实4-羟基他莫昔芬(4-OH-Tam)能有效诱导tdTomato标记，与内源性Ki67表达和EdU掺入高度一致。

原发与复发肿瘤的转录组图谱
单细胞分析显示复发肿瘤中中性粒细胞比例显著增加（与免疫治疗抵抗相关），而具有肿瘤杀伤功能的NK细胞减少。非免疫基质细胞中，复发肿瘤表现出癌症干细胞标志物ALDH1A3⁺和Tspan8⁺群体的富集。

肿瘤复发中的癌细胞动态
RNA速度分析揭示ALDH1A3⁺细胞处于更原始的祖细胞状态。复发肿瘤中独特出现的Ly6a⁺上皮细胞表现出较低PyMT表达和染色体1/17拷贝数变异，提示其可能是逃避消融的早期肿瘤细胞。

T细胞亚群重塑
复发肿瘤中促瘤性IL17A⁺ γδ T细胞显著增加，同时表达免疫抑制分子Lgals1。与人类乳腺癌不同，小鼠γδ T细胞呈现促瘤表型，凸显物种差异。

髓系细胞信号网络
复发肿瘤中VEGFA⁺SPP1⁺髓系细胞群体扩增，通过CXCL2-CXCR2自分泌信号轴维持中性粒细胞募集。临床数据分析显示SPP1⁺VEGFA⁺巨噬细胞浸润与免疫检查点抑制剂疗效负相关。

讨论与意义
该研究建立的增殖追踪-消融系统为乳腺癌复发研究提供了独特工具，其核心优势在于能特异性清除增殖细胞而不影响静止期群体。与致癌基因失活模型不同，该平台揭示了复发过程中癌症干细胞的动态扩增与免疫微环境的协同演化。特别值得注意的是，复发肿瘤中SPP1/VEGFA共表达髓系细胞的鉴定为预后预测提供了新生物标志物，而γδ T细胞的物种特异性功能差异提示临床转化需谨慎验证。

这项研究的技术框架具有高度可扩展性：Dre激活的Ki67-Cre模块可替换为EMT或衰老报告系统；双重组酶设计允许并行追踪多个基质谱系；结合细胞互作标记或NuTRAP技术还能实现多组学整合分析。这些发展为深入解析肿瘤复发机制和开发靶向治疗策略奠定了重要基础。