1月10日，國際學術期刊Cell Research在線發(fā)表了中國科學院生物化學與細胞生物學研究所曾藝實驗室的研究成果：“Hormones induce the formation of luminal-derived basal cells in the mammary gland”。在該項工作中，研究人員發(fā)現(xiàn)管腔細胞在孕期存在多潛能性，產(chǎn)生基底細胞。這些新的基底細胞表達雌激素受體,能夠響應激素的刺激，具有干細胞特性，即體外重建乳腺的能力。本研究發(fā)現(xiàn)了乳腺細胞新的可塑性，揭示了激素對乳腺調(diào)控的新機制。

 

        雌、孕激素對乳腺的發(fā)育和病變有極其重要的影響,拮抗激素信號通路是臨床乳腺癌治療最廣泛使用的手段。成體干細胞對組織和各個器官系統(tǒng)的發(fā)育和再生起十分重要的作用，而且很有可能是癌癥發(fā)生的細胞靶點。曾藝研究組和國際上其他實驗室的研究發(fā)現(xiàn)了乳腺成體干細胞的身份和屬性。然而，這些乳腺干細胞不表達雌、孕激素受體，不直接響應這些激素的刺激。鑒于多種器官組織，包括小腸、毛囊、骨髓和肌肉等，都存在多種干細胞狀態(tài)或類型，乳腺中亦可能存在另外一群響應激素調(diào)控的、未被發(fā)現(xiàn)的干細胞類群。

 

        乳腺是一個樹形分支的上皮組織，由兩層細胞形成，基底上皮細胞(basal cell/myoepithelial cell)和管腔上皮細胞(luminal epithelial cell)。之前的研究表明，乳腺干細胞存在于基底上皮細胞層，而管腔細胞長期以來被認為是單潛能的，即在成體發(fā)育過程中只能產(chǎn)生管腔細胞。本研究通過對小鼠管腔細胞譜系示蹤，發(fā)現(xiàn)有一小群管腔細胞可以在孕早期獲得產(chǎn)生兩個譜系細胞的潛能。根據(jù)這些細胞的起源和表型，將其命名為管腔細胞起源的基底細胞 (luminal-derived basal cells, LdBCs)。LdBCs在孕期產(chǎn)生，在哺乳后乳腺退化時持續(xù)存在，并且在后續(xù)的再次懷孕時可以增殖，產(chǎn)生更多的子代細胞。LdBCs在形成初期，同時表達管腔細胞和基底細胞的標記分子。有意思的是LdBCs也表達雌激素受體 (Estrogen receptor alpha, ERα)。在去除卵巢的小鼠中，通過補充雌、孕激素可以促進LdBCs的形成。LdBCs具有類似干細胞的性質(zhì)，可以在連續(xù)移植實驗中，在補充雌、孕激素的條件下重建新的乳腺。轉(zhuǎn)錄組分析顯示，Wnt/β-catenin 信號通路在LdBCs中被激活。研究利用三種不同的小鼠模型的遺傳實驗，分別在管腔細胞和基底細胞中操縱 Wnt/β-catenin 信號通路的活性，證明了Wnt/β-catenin 信號通路對于 LdBCs 的形成和維持具有重要作用。本次研究首次證明了在正常生理條件下，管腔細胞具有獲得多潛能的可塑性。懷孕或激素刺激永久地改變了乳腺細胞的構成，產(chǎn)生了ERα⁺的基底細胞，即LdBC。區(qū)別于已知的乳腺干細胞，LdBC可以直接應答激素刺激，又同時具有干細胞的重建器官的特性。本研究發(fā)現(xiàn)了乳腺管腔細胞的新的可塑性，揭示了激素對乳腺調(diào)控的新機制， 為研究激素和乳腺癌的關系供了新的思路和啟發(fā)。

 

        該工作由曾藝研究組和景乃禾研究組合作完成。博士后宋文倩和王然為該論文的共同第一作者，曾藝研究員為通訊作者。在此論文中做出貢獻的還有多個研究團隊，包括生化與細胞所李勁松研究組，陳劍峰研究組和香港科技大學Tom H. Cheung研究組。該研究獲中國科學院、國家基金委、國家科技部及上海市科委資助。