细胞图谱揭示小鼠前列腺组织结构与去势抵抗的关键决定因素

《Proceedings of the National Academy of Sciences》：Cellular cartography reveals mouse prostate organization and determinants of castration resistance

本研究通过整合单细胞RNA测序（scRNAseq）、单细胞多组学（scMulti）和空间转录组学（ST）技术，绘制了小鼠前列腺的细胞图谱，揭示了叶特异性管腔上皮细胞（LEs）的基因调控模块和空间分布特征。研究发现腹侧前列腺（VP）富含两类雄激素响应性LEs（Pbsn+和Spink1+）和一类干细胞样群体（Tacstd2+），去势后上皮细胞激活应激响应（AP-1家族）和干性（Klf家族）程序，这些特征在去势抵抗性前列腺癌（CRPC）患者中显著富集，为靶向治疗提供了新方向。

　　

细胞图谱揭示小鼠前列腺组织结构与去势抵抗的关键决定因素

通过整合单细胞RNA测序（scRNAseq）、单细胞多组学（scMulti）和空间转录组学（ST）技术，研究团队系统绘制了小鼠前列腺的细胞图谱。这项开创性工作不仅揭示了前列腺各叶特异性管腔上皮细胞（LEs）的独特基因调控模块，更发现了决定去势抵抗的关键细胞亚群和分子特征。

叶特异性管腔上皮细胞的鉴定与空间定位

研究首先对C57BL/6和FVB两种品系小鼠的前列腺进行单细胞测序，鉴定出22个细胞簇，包括10个上皮细胞类型和12个间质细胞类型。通过SCENIC+分析发现，不同叶的LEs具有独特的转录调控模块（TMs）：LE1/LE-AP（前叶）和LE2/LE-ADP（背前叶）由Gata1/2驱动，LE5/LE-Stem（干细胞样）由Klf5调控，LE7/LE-VP（腹叶）依赖Bhlha15，而LE8/LE-LP（侧叶）则由Spdef主导。空间转录组分析证实这些细胞亚群在前列腺各叶呈特异性分布。

腹侧前列腺的细胞异质性

深入研究揭示腹侧前列腺（VP）存在三种空间分隔的细胞群体：VP^Pbsn（表达Pbsn，类似其他叶的LEs）、VP^Spink1（表达Spink1，VP特有）和VP^Tacstd2（干细胞样群体）。多色RNA原位杂交显示这些群体在单个腺体内也呈互斥分布。轨迹分析表明VP^Tacstd2干细胞可能分化为其他两类LEs。

雄激素响应程序的叶特异性差异

单细胞多组学分析发现，虽然雄激素受体（Ar）在所有上皮细胞中均有表达，但各叶LEs表现出独特的雄激素响应基因谱：AP富集Ren1，ADP高表达Plac8，VP特异性表达Spink1，而LP则以Msmb为标志。值得注意的是，Pbsn在VP中的表达呈现区域性差异，与Spink1呈负相关。

去势诱导的转录组重塑

去势两周后，上皮细胞发生显著转变：雄激素敏感基因（如Pbsn、Spink1）表达下降，同时激活应激响应（Fos/Jun/Atf等AP-1家族）和干性程序（Klf3/4/5/6）。染色质可及性分析显示，应激相关转录因子（如Fosl2、Nfe2l2）的结合位点开放程度增加，而细胞身份决定因子（如Bhlha15）的调控区域可及性降低。

跨物种比较与临床意义

通过比较小鼠与人类前列腺单细胞数据，研究发现：VP^Pbsn和VP^Spink1对应人类管腔上皮细胞，而VP^Tacstd2则类似于人类Club细胞。重要的是，小鼠去势诱导的应激和干性特征在ADT治疗患者和CRPC肿瘤细胞中显著富集，提示这些程序可能驱动临床去势抵抗的发生。

这项研究不仅提供了全面的小鼠前列腺细胞图谱，更揭示了叶特异性微环境对疾病建模的重要性。发现的应激响应和干性程序为开发针对CRPC的新疗法提供了潜在靶点，而建立的实验和分析框架为未来研究前列腺疾病提供了重要工具。