《Journal of Endocrinology》:Fat’s all, folks: culturing and manipulating peri-prostatic adipocytes to probe impacts on prostate cancer biology
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本研究针对肥胖相关前列腺癌机制研究缺乏特异性脂肪模型的难题,开发了前列腺周围脂肪组织(PPAT)离体培养、基质血管组分分离及永生化前脂肪细胞构建技术体系。研究证实PPAT外植体可维持96小时活性并保留组织微环境特征,成功建立的永生化前脂肪细胞系能有效分化为成熟脂肪细胞,为探究脂肪-肿瘤微环境互作提供了关键实验工具,对揭示肥胖驱动前列腺癌进展的分子机制具有重要意义。
当世界卫生组织将肥胖正式认定为全球流行病时,一个严峻的医疗挑战浮出水面:肥胖即将超越吸烟,成为最大的可预防癌症风险因素。到2035年,全球超半数人口可能面临超重或肥胖问题,随之而来的将是肥胖相关医疗支出的暴涨。尽管肥胖与较低预期寿命密切相关,但其驱动疾病的分子机制却始终笼罩在迷雾中。尤其在前列腺癌领域,前列腺周围脂肪组织(PPAT)的体积与致命性前列腺癌风险增加、治疗反应降低显著相关,但PPAT影响癌症进展的具体机制仍是未解之谜。
传统脂肪细胞研究面临多重技术瓶颈:脂肪细胞难以在体外长期培养,其较差的细胞附着性、低存活率以及大体积、高脂质含量等特性,给下游实验带来方法学挑战。虽然已有部分小鼠和人类原代前脂肪细胞系,但它们增殖能力有限,且无法体现器官特异性脂肪异质性。不同脂肪库在代谢、分泌组和细胞外基质产生方面存在显著差异,这使得建立能真实反映PPAT特性的实验模型成为当务之急。
在这项发表于《Journal of Endocrinology》的研究中,来自英国伦敦帝国理工学院的研究团队Nil Grunberg、Mathias Winkler等人突破技术壁垒,建立了一套完整的前列腺周围脂肪组织研究技术体系。他们通过三种互补的方法:新鲜PPAT外植体离体培养、基质血管组分(SVF)分离与原代前脂肪细胞分化、以及永生化PPAT前脂肪细胞系的构建,为研究前列腺癌与脂肪微环境的相互作用提供了强大工具。
关键技术方法概述:
研究团队收集机器人辅助根治性前列腺切除术患者的前列腺周围脂肪组织(PPAT)和匹配的非前列腺脂肪组织(NPAT)样本。建立了PPAT/NPAT外植体离体培养系统,可维持组织活性达96小时;通过胶原酶I/II和分散酶II联合消化法分离SVF,并优化了原代前脂肪细胞分化方案;利用hTERT(人端粒酶逆转录酶)慢病毒转导成功构建永生化PPAT前脂肪细胞系,该细胞系可长期传代并保留分化能力。
外植体培养新鲜患者来源前列腺周围脂肪组织
研究人员开发了PPAT/NPAT外植体培养方案,将组织切成1-2毫米小块,在特殊配制的培养基中培养。结果显示,外植体可维持至少96小时的活性,且成熟脂肪细胞标志物(FASN、PLIN1、ADIPOQ)表达稳定。尽管炎症标志物在培养初期因手术创伤略有升高,但在24-48小时内迅速下降,符合组织修复的自然过程。这种外植体模型保留了脂肪组织的完整微环境结构,适用于共培养实验、条件培养基收集以及组织学分析。
分离和体外分化前列腺周围脂肪组织基质血管组分(SVF)
脂肪组织由成熟脂肪细胞和SVF组成,后者包含间充质干细胞、前脂肪细胞、成纤维细胞等多种细胞类型。研究团队通过酶消化法分离SVF,并建立了高效的分化方案。原代前脂肪细胞在分化培养基中3-5天即可形成脂滴,表达FABP4、PPARG等成熟脂肪细胞标志物。重要的是,分化后的脂肪细胞中成纤维细胞和免疫细胞污染极低,确保了实验结果的可靠性。
永生化从前列腺周围脂肪组织基质血管组分中分离的前脂肪细胞
为解决原代细胞传代次数有限的问题,研究团队通过hTERT永生化技术成功建立了可长期培养的PPAT前脂肪细胞系。永生化细胞在分化培养基中培养10天后,可有效分化为成熟脂肪细胞,表达特异性标志物并形成脂滴。免疫荧光染色证实永生化前脂肪细胞及其分化产物中FABP4阳性,而CD45(免疫细胞标志物)和COL1A1(成纤维细胞标志物)表达极低,表明细胞纯度较高。这些永生化细胞系可传代20次以上仍保持分化能力,为基因编辑、高通量筛选等研究提供了宝贵资源。
讨论与结论部分强调,该研究建立的PPAT研究平台具有多重应用价值:外植体培养适用于微环境互作研究;原代前脂肪细胞更好地反映了患者特异性特征;永生化细胞系则为机制研究提供了可持续的细胞资源。这些工具共同为阐明肥胖背景下PPAT与前列腺癌细胞的双向通讯机制奠定了基础,特别是对于理解脂肪组织如何通过血管重塑、细胞外基质改变和炎症因子分泌影响肿瘤进展提供了关键技术支撑。该技术体系也可推广至乳腺脂肪组织等其他器官特异性脂肪库的研究,为未来开发脂肪细胞靶向治疗策略开辟了新途径。