NOX1与NPY1R标记区域结肠干细胞群作为体内癌症起源的关键发现

本研究针对现有结直肠癌(CRC)小鼠模型缺乏结肠特异性或无法评估驻留干细胞作为癌症起源的问题，通过鉴定NOX1和NPY1R作为分别富集于盲肠和远端结直肠LGR5+干细胞群的表面标记物，开发了新型CreERT2小鼠模型。研究发现选择性调控Wnt信号通路可驱动结肠癌发生，证实这些干细胞群是重要的癌症起源，并通过联合激活Wnt信号、KRAS致癌突变和TP53缺失成功构建了侵袭性癌症模型，为研究区域特异性结肠癌提供了重要工具。该成果发表于《Nature Cell Biology》，对理解结肠癌异质性具有重要临床意义。

　　

在消化系统这个精密的"工厂"中，结肠上皮细胞承受着机械损伤和微生物侵袭的双重压力，需要干细胞持续更新维持屏障功能。然而这种高周转特性也使结肠成为癌症高发部位，结直肠癌(CRC)目前是全球发病率第三、致死率第二的恶性肿瘤。现有研究面临两大瓶颈：一是传统LGR5-Cre模型因小肠肿瘤快速致死而无法评估结肠干细胞作为癌症起源的作用；二是结肠不同区域（盲肠、近端、中部、远端和直肠）在解剖结构、微生物组和功能上存在显著差异，但缺乏区域特异性干细胞标记物和相应癌症模型。

Maxime Gasnier等研究团队通过LGR5报告小鼠的比较转录组学分析，首次鉴定出NOX1和NPY1R作为区域特异性结肠干细胞标记物。单细胞RNA测序证实NOX1在整个结肠干细胞簇中高表达，而NPY1R特异性富集于中远端结直肠LGR5⁺干细胞。研究者构建了Nox1-2A-CreERT2和Npy1r-eGFP-IRES-CreERT2小鼠模型，通过谱系追踪和类器官培养验证了这些细胞的自我更新和多向分化潜能。关键技术包括：荧光激活细胞分选(FACS)分离干细胞群、单细胞RNA测序分析区域特异性基因表达谱、RNAscope原位杂交验证标记物分布、类器官培养评估干细胞潜能、以及条件性基因编辑小鼠模型的构建与应用。

研究结果部分，"NOX1选择性富集结肠中表达LGR5的干细胞"显示，NOX1在盲肠75.75%和远端结肠77.73%的LGR5⁺干细胞中共表达，而NPY1R在远端结肠干细胞中的共表达率达62.28%。"NPY1R选择性富集中远端结肠LGR5⁺干细胞"部分发现，NPY1R表达严格限定于中远端结直肠，且与肠内分泌细胞和簇细胞亚群存在交叉。"NOX1和NPY1R敲入小鼠忠实报告内源性表达"通过新型报告小鼠证实，GFP表达模式与内源性表达高度一致。

在功能研究部分，"NOX1⁺和NPY1R⁺细胞在体外建立长期自我更新的结肠类器官"显示，GFP^high细胞的类器官形成效率显著高于GFP^neg细胞（盲肠11倍，远端结肠5.5倍），且能长期传代并分化为所有上皮谱系。"NOX1标记体内自我更新的多能结肠干细胞群"的谱系追踪实验表明，诱导1个月后tdTom⁺细胞贡献了盲肠97.7%、中结肠91.7%和远端结肠92.5%的上皮细胞。

最具转化意义的部分是"NOX1⁺干细胞靶向突变驱动盲肠癌发生"和"NPY1R⁺干细胞靶向突变驱动远端结肠癌发生"。通过条件性激活Wnt信号（Apc缺失）和KRAS^G12D突变，研究者成功在NOX1⁺干细胞中诱导盲肠特异性肿瘤，在NPY1R⁺干细胞中诱导直肠特异性肿瘤。加入Trp53缺失后，两种模型都发展为浸润性腺癌，重现了人类CRC的区域分子特征。

这项研究突破了结肠癌研究的三大局限：一是发现了NOX1和NPY1R这对"黄金搭档"作为区域特异性干细胞标记物；二是开发了精准靶向结肠不同区域干细胞的遗传工具；三是建立了模拟人类CRC区域异质性的高级别小鼠模型。这些成果为理解近端（盲肠）和远端（直肠）CRC不同的分子机制提供了全新视角，也为个性化治疗策略开发和临床前评估提供了不可多得的平台。特别值得注意的是，盲肠癌具有最高的KRAS突变率，而远端CRC则遵循典型的APC-KRAS-TP53-SMAD4突变路径，新模型完美再现了这些临床特征。未来，这些区域特异性模型可用于测试靶向治疗响应差异，探索微生物组与癌症发展的关系，以及开发早期诊断生物标志物。