工程细胞系的分子差异。A，RNA-seq（RNA测序）的火山图……开放获取

《Cancer Research Communications》：Molecular differences of engineered cell lines. A, Volcano plot of RNA-se... Open Access

致死性前列腺癌在非洲裔美国(AA)男性中不成比例地高发，其发病率更高且发病年龄早于欧裔美国(EA)男性，反映出持续的生物学与临床差异。近期研究认为种族相关的脂质代谢重编程差异是此差异的关键贡献因素。研究人员此前确定癌相关成纤维细胞(CAF)是介导肿瘤进展中种族差异的主要基质成分。本研究表明，来自AA患者的富脂CAF(AACAF)相比来自EA患者的CAF(EACAF)具有更强的促肿瘤属性。脂滴(LD)生物合成与储存分析显示AACAF中存在稳健的二酰甘油O-酰基转移酶1(DGAT1)酶依赖的LD蓄积。在良性成纤维细胞中异位表达DGAT1可诱导CAF标志物（FAP1和αSMA）表达（与成纤维细胞活化相关），改变分泌组，并显著增强体内前列腺癌细胞生长。整合转录组和分泌组分析确定了新的DGAT1调控的、与CAF相关的基因，涉及代谢、细胞间通讯、运动和血管生成，主要通过ERK1/2信号激活介导。药理抑制DGAT1可抑制这些通路，并引起肿瘤促进介质（包括BDNF、VEGF和TSP1）的种族差异性调控。机制实验显示，功能上来自AA患者的富脂CAF相比EACAF表现出增强的成纤维细胞活化和具有更强促肿瘤活性的分泌表型。综上，这些发现揭示DGAT1是AA男性前列腺癌肿瘤微环境中成纤维细胞活化与脂质驱动重塑的关键酶调节因子。靶向DGAT1代表一种有前景的策略，可破坏代谢–基质互作并减轻前列腺癌进展中的种族差异。意义：本研究强调前列腺癌中AA患者CAF的DGAT1驱动的脂质蓄积是成纤维细胞活化和促肿瘤作用的关键驱动因素，促成种族差异。靶向DGAT1可破坏脂质介导的癌–基质互作，为降低AA男性侵袭性前列腺癌提供新治疗策略。

论文《Molecular differences of engineered cell lines. A, Volcano plot of RNA-se...》发表在《Cancer Research Communications》。研究背景方面，非洲裔美国(AA)男性前列腺癌发病率和死亡率显著高于欧裔美国(EA)男性，社会经济与医疗可及性因素不足以完全解释该差异，祖先相关的肿瘤代谢与肿瘤微环境(TME)重塑被认为是关键生物学机制，但具体分子环路不清。癌相关成纤维细胞(CAF)是TME核心组分，研究人员此前发现AA^CAF具独特分泌表型并促进肿瘤，然而上游代谢驱动与下游信号介质未知。脂质代谢重编程是肿瘤与基质细胞的重要适应机制，二酰甘油O-酰基转移酶1(DGAT1)与色素上皮衍生因子(PEDF)协调调控脂滴(LD)蓄积，且AA男性前列腺总脂肪酸与游离脂肪酸(FFA)水平更高，提示脂质可用性可能选择性放大基质代谢适应。因此研究人员开展本研究以明确AA^CAF中升高的基质DGAT1驱动的分子机制及其对TME重塑与肿瘤细胞致瘤性的影响，阐明DGAT1是否作为祖先相关前列腺癌生物学的中介，并为靶向代谢–基质互作提供依据。

主要关键技术方法包括：临床样本上，从接受机器人辅助腹腔镜前列腺切除术的前列腺癌患者中分离原代CAF（AA患者n=9，EA患者n=8，年龄50–90岁，自我报告种族），以及良性前列腺组织分离正常成纤维细胞；工程细胞系上，构建DGAT1过表达良性前列腺成纤维细胞BHPrS1^DGAT1及空载体对照BHPrS1^EV，并使用DGAT1特异性酶抑制剂A-922500与ERK1/2抑制剂U0126处理；分析技术上，采用油酸(OA)诱导LD蓄积，通过流式细胞术、尼罗红(Nile Red)与油红O(ORO)染色定量LD密度与大小，Western blot检测CAF标志物（FAP、αSMA、波形蛋白等）、脂代谢因子（DGAT1、DGAT2、PEDF、ATGL）及信号分子（pERK1/2、pAkt），RT-qPCR验证基因表达（DGAT1、BDNF等），RNA-seq进行转录组差异分析并做GO富集，细胞因子阵列分析分泌组，体内实验采用SCID小鼠肾包膜下移植瘤模型重组前列腺上皮细胞（BPH1、LNCaP、PC-3）与基质细胞（BHPrS1^DGAT1/BHPrS1^EV或原代CAF±DGAT1i），评估肿瘤体积、侵袭距离、Ki67增殖指数、微血管密度(MVD)与CD31染色，统计学采用t检验与ANOVA。

研究结果如下：

种族差异的基质DGAT1表达显示AA前列腺癌患者CAF相比EA^CAF具增强的脂质储存响应：ORO染色显示AA^CAF基础LD密度高于EA^CAF，油酸(OA)处理显著增加AA^CAF的LD蓄积。qRT-PCR与Western blot表明AA^CAF的DGAT1 mRNA与蛋白水平显著高于EA^CAF（>2倍，P<0.05），DGAT2无种族差异。OA处理上调两组DGAT1蛋白，AA^CAF响应更强。脂解因子PEDF在AA^CAF更低，DGAT1/PEDF比值更高，偏向LD蓄积。临床样本IHC显示前列腺癌组织中DGAT1+基质细胞在AA中多于EA。两组BMI无差异，AA患者手术年龄显著低于EA，排除肥胖为主要原因，提示DGAT1相关脂生成改变参与CAF中种族差异的LD储存响应。

DGAT1过表达在前列腺成纤维细胞中诱导CAF活化：流式细胞术显示BHPrS1^DGAT1增殖显著增强（P<0.01）。Western blot显示CAF标志物FAP（~150倍）、αSMA（~50倍）、波形蛋白（~50倍，P<0.01）显著上调，TN-C、PDGFRα、FSP-1变化极小。脂代谢因子上，DGAT1过表达不影响DGAT2，但脂解激活因子PEDF显著下调（P<0.05），ATGL不变，提高脂生成/脂解比值以促进LD蓄积。

BHPrS1^DGAT1中LD储存在DGAT1酶抑制剂响应下降低：流式设门分析显示BHPrS1^DGAT1与BHPrS1^EV在OA处理后高LD密度(LDD)细胞比例显著增加（P<0.05），DGAT1i（A-922500）降低高LDD与OA诱导效应（P<0.05）。尼罗红染色显示BHPrS1^DGAT1基础条件下形成更大LD，OA进一步增加LD数量；DGAT1i使BHPrS1^DGAT1的LD大小回降至BHPrS1^EV基线。核LD分布与胞质LD类似。证明DGAT1过表达足以增加基础LD储存，酶活抑制可恢复基线。

BHPrS1^DGAT1细胞诱导体内前列腺癌细胞生长与侵袭：条件培养基(CM)实验显示BHPrS1^DGAT1CM显著提高BPH1、LNCaP、PC-3的Ki67+增殖率（P<0.05），DGAT1i可降低此效应。体内肾包膜移植瘤中，BHPrS1^DGAT1与BPH1、LNCaP重组显著增大肿瘤体积并促进侵袭（P<0.05），与BHPrS1^EV相比增加侵袭距离；PC-3肿瘤体积不受BHPrS1^DGAT1影响但侵袭增强。H&E显示LNCaP与PC-3组合BHPrS1^DGAT1有更显著出血区。IHC确认GFP+ BHPrS1细胞持续存在于基质中。Ki67 IHC显示BPH1与LNCaP在BHPrS1^DGAT1组中增殖更高（P<0.05）。LNCaP肿瘤中BHPrS1^DGAT1组微血管密度(MVD)与CD31指数显著升高（P<0.05）。表明基质DGAT1增强肿瘤细胞增殖、侵袭与血管生成。

BHPrS1^DGAT1细胞通过ERK通路激活分泌促肿瘤因子：RNA-seq显示BHPrS1^DGAT1vs BHPrS1^EV有897个上调基因、697个下调基因（adj P<0.05）。GO富集显示细胞因子调控、轴突导向、Ras/Rap/cAMP信号等通路改变。qRT-PCR验证BDNF转录上调，原代正常前列腺成纤维细胞瞬时转染DGAT1也上调BDNF。细胞因子阵列显示BHPrS1^DGAT1CM中VEGF、MCP1、FGF19、Endoglin、CD14、BDNF等上调，RANTES、IP10、IL18Bpa、GM-CSF等下调（P<0.05）。Western blot显示BHPrS1^DGAT1中pERK1/2显著升高，pAkt无变化，说明DGAT1调控分泌组主要通过ERK1/2。ERK抑制剂U0126显著降低BHPrS1^DGAT1的BDNF与VEGF分泌，上调TSP1。

DGAT1抑制在AA^CAF与EA^CAF中差异调控分泌因子并减弱CAF旁系刺激效应：Western blot显示AA^CAFpERK1/2略高于EA^CAF，DGAT1i降低两者pERK，AA^CAF降幅更大。细胞因子阵列显示DGAT1i处理后，BDNF、VEGF下调且TSP1上调在AA^CAF中发生，而在EA^CAF中BDNF、VEGF上调、TSP1下调，呈现种族差异响应。AA^CAFCM促LNCaP与PC-3增殖，DGAT1i预处理AA^CAF减弱此旁系促增殖效应。说明DGAT1抑制对CAF分泌组有种族差异调控，可阻断高DGAT1 CAF的促肿瘤旁系作用。

讨论部分总结：AA男性肥胖与高脂血症患病率更高，过量脂质导致非脂肪细胞异位储存（LD蓄积）可为癌细胞供能并支持CAF表型。本研究发现前列腺癌组织来源原代CAF中AA^CAF的DGAT1 mRNA与蛋白水平高于EA^CAF，油酸负荷下LD蓄积与DGAT1表达正相关，且DGAT1/PEDF比值升高（PEDF下调）偏向脂生成。BHPrS1中DGAT1过表达降低PEDF（ATGL激活因子），不影响ATGL，提高脂生成/脂解比以促进LD形成，并诱导CAF活化标志物（FAP、αSMA、波形蛋白）上调，说明脂质重编程通过DGAT1驱动CAF活化。DGAT1过表达的细胞具独特转录组与分泌组（上调BDNF、VEGF、MCP1、FGF19等，下调RANTES、IP10、TSP1等），通过ERK1/2而非Akt介导；ERK抑制降低BDNF、VEGF并升高TSP1。体内BHPrS1^DGAT1增强前列腺癌细胞（BPH1、LNCaP）肿瘤体积、侵袭距离、Ki67增殖、MVD，对PC-3主要增强侵袭。原代CAF中DGAT1i降低pERK更显著于AA^CAF，且分泌因子呈种族差异响应：AA^CAF中DGAT1i降BDNF/VEGF、升TSP1，EA^CAF反之。DGAT1i减弱AA^CAFCM的促增殖旁系效应。结论为前列腺癌基质DGAT1表达存在种族差异，DGAT1驱动CAF活化、LD蓄积及ERK依赖的促肿瘤分泌组，体内促进肿瘤生长、侵袭与血管生成；DGAT1抑制对AA^CAF与EA^CAF的分泌组调控不同，提示需基于种族分层的个性化策略。靶向DGAT1可破坏代谢–基质互作，减轻前列腺癌种族差异进展。