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本研究利用成像质谱流式技术对超过500例减乳成形术样本进行高参数空间蛋白组学分析，揭示了正常乳腺组织随年龄增长而发生多尺度重塑的动态过程。研究发现衰老乳腺呈现细胞密度普遍下降、增殖减弱、异型细胞间互作减少、小叶结构耗竭以及脂肪增多等特征，同时微环境向促炎方向转变。这项研究构建了迄今为止最全面的衰老乳腺空间图谱，为理解年龄如何改变乳腺组织的空间背景并影响乳腺癌发生发展提供了关键见解。
乳腺是激素敏感的器官，其结构和功能在一生中经历着动态变化。流行病学数据早已揭示，乳腺癌的发病率与年龄呈现独特的关系，这曾催生了“乳腺组织年龄”这一概念来解释其中蕴含的激素风险因素。然而，尽管我们知道衰老是乳腺癌最重要的风险因素之一，衰老如何从空间层面重塑正常的乳腺组织，从而可能改变早期癌变的“土壤”或“生态位”，长期以来我们对此只有粗浅的认识。这种认知的空白限制了我们理解为何年轻女性和老年女性的乳腺癌在分子特征和临床表现上存在差异。为了精确描绘衰老过程中乳腺组织的细胞与空间动态图谱，一个国际研究团队开展了一项大规模研究，其成果发表在了《自然·衰老》(Nature Aging)杂志上。
该研究的核心是使用成像质谱流式技术(Imaging Mass Cytometry, IMC) 对来自527名女性的527例减乳成形术(reduction mammoplasty) 样本（年龄范围15-86岁）进行空间蛋白组学分析。研究人员构建了一个包含40种靶向关键蛋白的抗体组合，并将其制备成组织微阵列(Tissue Microarray, TMA)。通过激光烧蚀和飞行时间质谱，他们在亚细胞空间分辨率上定量了这些蛋白的表达，生成了超过300万个细胞的高维度数据。后续分析包括基于深度学习的细胞分割、数据驱动的细胞表型鉴定、像素聚类以确定标记物阳性、空间相互作用分析、多细胞邻域识别以及组织结构的精细注释。
结果
人类衰老乳腺的空间图谱绘制
研究首先通过IMC技术成功绘制了正常乳腺组织的高参数空间蛋白表达图谱。通过对大量细胞进行无监督聚类和人工注释，研究团队最终定义了11种上皮细胞表型和14种组织微环境(Tissue Microenvironment, TME) 细胞表型。上皮细胞被分为激素敏感型、肺泡型和基底型等亚群。研究还确认了大多数增殖细胞是雌激素受体(ER)阴性的，但位于小叶中的ER+ 细胞的增殖比例更高，且增殖的ER+ 细胞其ER表达水平较低，这对既往认为ER与增殖标记物Ki67表达互斥的观点提出了新的见解。
激素受体表达随年龄增加
研究人员分析了与激素信号相关的6个标记物(ER, PR, AR, FOXA1, GATA3, HER2)在140万上皮细胞中的表达模式。结果显示，这些标记物之间存在正相关性。其中，绝大多数细胞(79%)对所有六个标记物均为阴性。随着年龄增长，ER, AR, FOXA1, GATA3阳性细胞的比例均呈现轻微但显著的正相关，揭示了激素相关蛋白阳性细胞的稳态积累。
大多数细胞类型的密度随年龄下降
研究发现，衰老乳腺组织的一个普遍特征是细胞密度的全面下降。上皮细胞、间质细胞和免疫细胞的密度均随着年龄增长以相似的速率降低。当比较年轻(<50岁)与年老(≥50岁)组织的细胞表型密度时，只有基底上皮细胞在年老组织中密度更高，而所有TME表型的密度在年轻组织中更高，其中CD8+ T细胞和B细胞的下降幅度最大。在细胞组成比例上，B细胞是年轻组织中最富集的TME细胞，而M2巨噬细胞和成纤维细胞虽然在年老组织中密度降低，但在TME细胞中所占比例升高。
增殖随年龄减弱
与细胞密度下降一致，所有类型细胞的增殖活性也随年龄显著降低。Ki67+ 细胞的比例在上皮、免疫和间质三个区室中均与年龄呈负相关。在定义的25种细胞表型中，除了中性粒细胞，其余24种都显示出与年龄相关的增殖分数下降。这表明细胞增殖的普遍减缓是导致衰老乳腺组织细胞减少的部分原因。
间质细胞随年龄缩小
研究人员进一步分析了细胞形态学的变化。他们发现，随着年龄增长，间质细胞普遍“缩小”，而部分上皮和免疫细胞类型也表现出尺寸减小。Ki67+ 的增殖细胞在所有区室中都比非增殖细胞更大。即使在非增殖细胞中，细胞尺寸与年龄的负相关关系仍然存在，表明细胞形态的改变并非仅仅由增殖活性下降驱动。
异型细胞间相互作用随年龄减少
通过分析细胞间的空间关系，研究发现，随着年龄增长，上皮细胞与TME细胞之间以及TME细胞彼此之间的相互作用均显著减少。具体而言，内皮细胞、M2巨噬细胞、成纤维细胞、肌成纤维细胞和B细胞在年老组织中距离上皮细胞更远。没有一种细胞类型在年老组织中距离上皮更近。这表明衰老组织的结构内聚性减弱。
多细胞邻域与年龄相关的变化
研究使用CellCharter算法识别了乳腺组织中10种反复出现的多细胞邻域(multicellular neighborhoods)，其中5个以上皮细胞为主，5个以TME细胞为主。在TME邻域中，研究者区分了更靠近上皮的“免疫浸润”区和更远离上皮的“免疫聚集”区。与细胞密度的发现一致，有8种邻域的密度在年老组织中显著降低，其中最显著的是富含增殖上皮细胞的小叶富集邻域。
年龄相关的乳腺组织结构重塑
研究对乳腺的基本解剖结构——导管和小叶进行了精细注释和比较分析。结果发现，两种结构的细胞组成和局部TME存在显著差异。更重要的是，组织结构的动态变化极为显著：小叶密度随年龄急剧下降（尤其在50岁左右），而导管密度则轻微增加。同时，脂肪组织比例增加，血管（包括血液和淋巴）密度减少。围绕导管和小叶的肌上皮(myoepithelial) 层厚度也随年龄增加。
成人乳腺组织衰老以更年期为主导
研究最后通过数据驱动的滑动窗口分析，探索了233个多尺度组织表型与年龄的关系。与循环分子呈现多个衰老波峰不同，乳腺组织的表型变化主要集中在40岁末期的单一高峰，这与更年期（绝经，menopause）时间高度吻合。这表明，成人乳腺组织的衰老主要由更年期相关的激素变化驱动。
结论与讨论
这项研究通过构建大规模、高分辨率的衰老乳腺空间蛋白组学图谱，系统地揭示了乳腺组织随年龄增长而发生的一系列深刻变化。衰老的乳腺呈现出一种普遍的、多尺度的衰退：细胞密度和增殖活性全面下降，组织结构重构（小叶耗竭、脂肪增多、血管减少），细胞间空间联系减弱，同时微环境转向一种更有利于炎症的状态（M2巨噬细胞和CD8+GZMB+ T细胞增多，而B细胞显著减少）。这些发现表明，衰老不仅通过积累体细胞突变(somatic mutations) 增加癌变风险，也通过重塑整个组织生态系统，可能创造出一个对癌前克隆更具“容忍性”或“许可性”的微环境。例如，免疫细胞密度降低、上皮-免疫相互作用减少以及免疫抑制性M2巨噬细胞的增加，都提示免疫监视功能在老年组织中减弱。该研究不仅为理解年龄如何塑造乳腺癌的发生背景提供了全新视角，其生成的高质量、多维度空间数据集本身也将成为未来乳腺癌生物学研究和空间组学数据分析的宝贵参考。
