RB1缺失视网膜类器官揭示未成熟视锥前体细胞是人类视网膜母细胞瘤的最早细胞起源

《Cell Death & Disease》：Longitudinal analysis of retinal cell state transitions in RB1-deficient retinal organoids reveals the nascent cone precursors are the earliest cell-origin of human retinoblastoma

本研究通过RB1缺失人iPSC来源视网膜类器官模型，首次揭示ATOH7+/RXRγ+未成熟视锥前体细胞是视网膜母细胞瘤（Rb）的最早细胞起源，并发现单等位基因RB1失活可诱导视网膜细胞瘤样病变。多组学分析筛选出关键靶点NEK2，小分子抑制剂TAI-1可有效抑制肿瘤增殖，为Rb靶向治疗提供新策略。

　　

视网膜母细胞瘤细胞起源与发病机制研究

视网膜母细胞瘤（Retinoblastoma, Rb）是儿童最常见的眼内恶性肿瘤，其发生与RB1基因双等位失活密切相关。然而，由于难以直接观察人类肿瘤的动态演变过程，Rb的细胞起源至今仍未完全阐明。虽然成熟视锥前体细胞（Cone Precursors, CPs）曾被提出可能是Rb的细胞起源，但其他视网膜细胞类型是否对RB1失活同样敏感尚不明确。

RB1缺失诱导视网膜类器官肿瘤生成

研究团队利用CRISPR/Cas9技术构建了RB1^?/?和RB1^+/-人诱导多能干细胞（hiPSCs），并分化为视网膜类器官（Retinal Organoids, ROs）。研究发现，RB1^?/?ROs在培养70天后体积显著大于野生型，并表现出Ki67⁺和EdU⁺细胞增多等增殖特征。至培养90天时，RB1^?/?ROs中可检测到SYK和p16^INK4a等Rb标志物表达，组织结构紊乱，出现均匀的肿瘤样细胞，核增大并可见有丝分裂象，与人Rb临床样本特征相似。

单细胞RNA测序分析显示，RB1缺失导致ATOH7⁺神经源性视网膜祖细胞（neurogenic Retinal Progenitor Cells, nRPCs）过度增殖，进而扰乱视网膜正常发育进程，产生异位分裂的早产视网膜细胞（视网膜神经节细胞和视锥前体细胞）。特别值得注意的是，ATOH7⁺/RXRγ⁺未成熟视锥前体细胞在RB1缺失环境下能够存活并最终驱动Rb肿瘤发生。

单等位与双等位RB1失活的差异效应

研究还发现，单等位RB1失活（导致pRB低表达）并不能诱导未成熟视锥前体细胞增殖，但会触发nRPCs过度增殖，导致视网膜细胞瘤（retinocytoma）样表型。这解释了为何某些RB1突变携带者仅发展为良性视网膜病变而非恶性肿瘤。

多组学分析识别潜在治疗靶点

通过整合转录组、染色质可及性（ATAC-seq）和单细胞测序数据，研究团队发现198个在RB1^?/?ROs中共同上调的基因，其中NEK2激酶被鉴定为关键枢纽基因。临床Rb样本和Rb细胞系中NEK2表达均显著升高。功能实验表明，NEK2 shRNA敲低或小分子抑制剂TAI-1处理均可有效抑制Rb细胞增殖和肿瘤生长。

动物模型验证肿瘤恶性特征

将RB1^?/?ROs来源的细胞移植至免疫缺陷小鼠眼内，成功构建了原位移植瘤模型。首次移植瘤（1st xenograft）形成典型的Flexner-Wintersteiner菊形团结构，类似高分化人Rb；而二次移植瘤（2nd xenograft）则失去菊形团结构，呈现坏死区域，与低分化Rb或Rb细胞系移植瘤特征一致。这两种移植瘤均表达视锥细胞标志物和Rb相关标志物，证实了ROs模型能够模拟Rb的不同分化状态。

研究意义与展望

本研究首次利用RB1缺陷视网膜类器官模型，系统揭示了未成熟视锥前体细胞作为Rb最早细胞起源的关键证据，明确了RB1完全缺失与单等位失活在肿瘤发生中的不同作用机制。同时，通过多组学分析筛选出NEK2作为潜在治疗靶点，为Rb的靶向治疗提供了新的理论依据和实验基础。这些发现不仅深化了对Rb发病机制的理解，也为其他RB1相关肿瘤的研究提供了重要参考。