Nature子刊 | 浙江大学黄建/陈志刚/张奕发现乳腺纤维腺瘤特殊上皮结构功能特征与潜在治疗新靶点

乳腺纤维腺瘤是女性最常罹患的纤维上皮肿瘤；大约10%的女性在其一生中会罹患乳腺纤维腺瘤。除了患者的心理困扰和生活质量下降以外，纤维腺瘤还与罹患乳腺癌的长期风险增加有关。手术切除是纤维腺瘤最有效的干预措施，但这可能会导致不良瘢痕形成或广泛的导管损伤。此外，许多患者纤维腺瘤结节多发且容易复发，难以根除所有病变。更有25年的随访数据证实提示乳腺纤维腺瘤是乳腺癌的危险因素。因此，我们需要对这些患者进行非手术干预。纤维腺瘤在临床上被认为是激素依赖性的；然而，雌激素受体调节剂他莫昔芬在先前临床试验中的治疗效果并不理想。故剖析人乳腺纤维腺瘤的病理机制对于开发更有效的干预方法至关重要。尽管大量的测序研究揭示了乳腺纤维腺瘤中的高频突变和基因组改变，但由于疾病的复杂性和缺乏可重复的人类模型，使得乳腺纤维腺瘤和正常乳腺组织之间上皮和间质细胞的转录差异在很大程度上仍然未知。

2023年6月16日，浙江大学医学院附属第二医院/浙江省肿瘤微环境与免疫治疗重点实验室黄建，陈志刚研究组共同通讯在Nature Communications 杂志在线发表了题为“Single cell profiling of female breast fibroadenoma reveals distinct epithelial cell compositions and therapeutic targets”的研究论文。该研究通过对人乳腺纤维腺瘤和正常组织进行单细胞转录组学测序，发现纤维腺瘤中独特的细胞组成和上皮结构变化。另外，上皮细胞表现出了激素响应功能特征，以及雌激素敏感（ESR1，TFF1，TFF3）和激素抵抗机制（ERBB2，BCL2和CCND1通路）的同步激活。激素抵抗机制（ERBB2，BCL2和CCND1通路）与乳腺纤维腺瘤的复发高度相关。该研究还开发了第一个人类可扩增的纤维腺瘤类器官培养体系，并发现大多数类器官似乎对他莫昔芬有抗药性；而他莫昔芬分别与ERBB2、BCL2或CCND1抑制剂的个体化联合使用可显著抑制他莫昔芬耐药类器官的活力。该研究在单细胞层面全面概述了人类乳腺纤维腺瘤，解析了纤维腺瘤与正常乳腺上皮之间的结构和功能差异，并为乳腺纤维腺瘤提供了一种新的治疗策略。

团队首先使用来自人类乳腺纤维腺瘤和正常组织约28，000个细胞的单细胞RNA测序，证明了纤维腺瘤富含成纤维细胞；这些成纤维细胞不是因为更强的增殖或者激素诱导等因素导致的，而是由上皮招募而来的，这提示了上皮在乳腺纤维腺瘤形成中的重要作用。之后，团队观察到了纤维腺瘤中独特的细胞组成和上皮结构变化，即正常双细胞层结构的丢失——内层的成熟管腔细胞（ML）的增加，以及外层的基底细胞（BC）的显着减少。这一点也在80例人类样本（59例新鲜人乳腺纤维腺瘤组织和21例正常乳腺组织）的流式细胞分析术中得到了证实。

团队接下来研究了纤维腺瘤与正常乳腺组织中的上皮细胞群存在的功能差异，通过GO分析发现乳腺纤维腺瘤中的上皮细胞上调与激素反应相关的条目，并发现了激素敏感相关的基因的表达水平升高，包括激素受体（ESR1，AR，PGR和PRLR），激素响应谱系特异性转录因子（FOXA1，GATA3和FOS），以及雌激素调节基因（TFF1、TFF3和KIAA1324）等。为了进一步探究在FA中上皮细胞如何调节激素反应，团队进行了KEGG和GSEA富集分析，并首次发现，除了激素敏感通路外，FA中也存在内分泌抵抗通路。这或许能解释为什么雌激素受体调节剂他莫昔芬（Tam）的治疗效果在以往的临床试验中并不理想。团队发现参与内分泌耐药通路的基因主要分为3个功能类别：ERBB2/IGF1R、CCND1和BCL2；并通过回顾性收集FA切除术后复发/不复发的患者，以及经病理证明的纤维腺瘤起源的乳腺癌患者，发现ERBB2、BCL2和CCND1在复发性FA组的表达水平明显高于非复发组，在乳腺癌成分中的表达水平显著高于其在纤维腺瘤成分的表达。此外，团队还发现FAs中的上皮细胞包括4个亚型：内分泌敏感亚型、耐药亚型、敏感亚型和耐药型共存，与内分泌无关亚型。这四个亚组的百分比在不同患者样本中显示出异质性，从而导致了不同患者对内分泌治疗具有不同的敏感性。

他莫昔芬联合内分泌抗性基因抑制剂抑制他莫昔芬耐药纤维腺瘤类器官的生存能力（图源自Nature Communications ）

为探索乳腺纤维腺瘤患者个体化内分泌治疗的可能性，团队开发了第一个39名乳腺纤维腺瘤患者来源的可扩增类器官体系，并通过形态学、全外显子测序、转录组学测学、特征性分子标记表达、细胞表型以及类器官对雌激素的反应性等，证实了人乳腺纤维腺瘤组织来源的类器官可以高保真模拟亲代肿瘤组织的生物学特征。对13名人类乳腺纤维腺瘤患者来源的类器官的他莫昔芬药敏测试发现了不同患者类器官对他莫昔芬反应的异质性，且大部分类器官的IC50大于临床明确的他莫昔芬耐药患者的类器官。通过探究内分泌耐药基因抑制剂对乳腺纤维腺瘤类器官中雌激素反应标志物的影响，团队发现激素敏感通路似乎独立于乳腺纤维腺瘤中的内分泌耐药标志物（ERBB2，BCL2和CCND1），这提示了在靶向乳腺纤维腺瘤时，需要同时阻断激素敏感和激素耐药通路。团队通过他莫昔芬和三种耐药基因抑制剂的个性化组合显著抑制了他莫昔芬耐药乳腺纤维腺瘤的活力，并通过Bliss独立模型证明了两者间的协同作用，这为乳腺纤维腺瘤干预提供了潜在的治疗方法。

综上所述，这一研究揭示了人类乳腺纤维腺瘤和正常组织的单细胞转录组图谱，并阐明了乳腺纤维腺瘤中独特的上皮细胞组成和治疗靶点。这或许可以加速乳腺纤维腺瘤个性化治疗的推进和发展，尤其是对于复发风险高和乳腺癌风险增加的患者的治疗具有临床意义。浙江大学医学院附属第二医院/浙江省肿瘤微环境与免疫治疗重点实验室黄建教授，陈志刚副主任医师为本论文的通讯作者。课题受国家科技部十四五重点研发计划干细胞专项（2022YFA1105200)及国家自然科学基金（81972598, 82273337)资助。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-023-39059-3

转自：“iNature”微信公众号

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