乳腺长期稳态维持机制：CD34-CD200+基底干细胞与Bcl11b+双潜能细胞的时空动态调控

《Cell Discovery》：Distinct mammary stem cells orchestrate long-term homeostasis of adult mammary gland

本期推荐：西湖大学和复旦大学团队通过单细胞转录组和谱系追踪技术，解析了小鼠乳腺基底细胞的CD34/CD200空间异质性，发现Bcl11b双潜能干细胞通过缓慢而持久的贡献维持乳腺稳态，而Sema3a+单潜能细胞则快速响应妊娠需求。该研究为乳腺发育和乳腺癌研究提供了新的分子靶点，发表于《Cell Discovery》。

　　

乳腺作为高度动态的器官，其发育和稳态维持机制一直是发育生物学和肿瘤学研究的热点。尽管已知乳腺由多谱系细胞层级维持，但成年乳腺中是否存在双潜能干细胞（既能分化为基底细胞又能分化为管腔细胞）长期存在争议。既往研究对乳腺干细胞的分子特征和时空分布缺乏系统认知，特别是对妊娠周期中不同干细胞群体的动态贡献机制知之甚少。

西湖大学和复旦大学的研究团队通过整合单细胞转录组测序（scRNA-seq）、流式分选和遗传谱系追踪等技术，首次揭示了乳腺基底细胞存在CD34/CD200标记定义的三个亚群：富集于乳头区的CD34^-CD200⁺群体具有最强干性，而终末芽（TEB）富集的CD34⁺CD200^-群体则表现为快速增殖的祖细胞特征。研究构建了Bcl11b-rtTA/TetO-Cre诱导系统，发现Bcl11b⁺细胞在胚胎期和成年期均保持双潜能性，其克隆在多次妊娠后覆盖率显著增加（第三次妊娠时达80.1%），且通过抵抗凋亡在退化期选择性存活。相反，Sema3a⁺细胞仅贡献基底谱系，克隆扩张能力有限。关键的是，Krt14⁺细胞中条件敲除Bcl11b导致双潜能性丧失（基底/管腔比例从1.5:1变为9:1），证实了Bcl11b对干细胞长期维持的核心作用。该研究发表于《Cell Discovery》，为理解乳腺发育和肿瘤发生提供了新的理论框架。

关键技术方法包括：1）空间分辨的单细胞转录组分析（来自TEB、导管和乳头的3198个细胞）；2）基于CD34/CD200标记的流式分选和移植实验（极限稀释分析显示CD34^-CD200⁺细胞干细胞频率最高）；3）Bcl11b-rtTA和Sema3a-CreERT2诱导的谱系追踪系统（追踪时间长达1年）；4）三维组织透明化成像技术（解析克隆空间分布）；5）Krt14-rtTA介导的条件性基因敲除模型。

研究结果：

1. 基底细胞的时空异质性
   通过解剖位置特异性scRNA-seq发现基底细胞形成TEB（高表达Mycn、Csn3）、导管（Actg2、Alpl）和乳头（Tspan8、Lgr5）三个亚群。伪时序分析显示乳头基底细胞处于最早发育阶段，具有更高的PI3K-Akt通路活性和G0期停滞特征。

2. CD34/CD200标记的功能验证
   流式分选鉴定出CD34⁺CD200^-（TEB）、CD34^lowCD200⁺（导管）和CD34^-CD200⁺（乳头）群体。移植实验证实CD34^-CD200⁺细胞具有最高再生能力（次级移植覆盖率提升3.2倍），而CD34⁺CD200^-细胞虽快速形成集落但干性有限。

3. Bcl11b⁺双潜能干细胞的特性
   谱系追踪显示Bcl11b⁺细胞在胚胎期（E15.5）标记后可贡献83.7%的成年乳腺上皮。成年期标记后，其克隆随时间扩大（1年追踪时管腔细胞占比升至65.3%），且在多次妊娠中双潜能克隆比例从55%增至80.1%。值得注意的是，这些克隆在退化期凋亡率比周围细胞低41%。

4. Sema3a⁺单潜能祖细胞的行为
   Sema3a⁺细胞特异性分布于TEB，追踪20周后仍保持基底限制性（96.2% Krt14⁺）。与Bcl11b⁺细胞不同，其克隆在妊娠期快速扩张但后续贡献稳定，提示两类干细胞存在互补的动力学特征。

5. Bcl11b的分子机制
   Krt14⁺细胞中敲除Bcl11b导致双潜能性显著受损（三孕次后克隆数减少12.9倍），乳腺树突结构稀疏化（空白区域增加2.4倍）。scRNA-seq分析揭示Bcl11b通过抑制细胞周期相关通路维持干细胞静息状态。

这项研究建立了乳腺干细胞动态贡献的新范式：Bcl11b⁺双潜能细胞作为"慢响应者"保障长期组织稳态，而Sema3a⁺单潜能细胞作为"快速反应者"满足急性需求。该发现不仅调和了既往关于乳腺干细胞潜能的争议，更提示肿瘤微环境可能通过劫持Bcl11b⁺细胞的抗凋亡特性促进治疗抵抗。未来针对CD34/CD200-Bcl11b轴的干预策略，或为乳腺癌防治提供新思路。