基于人iPSC的乳腺癌模型揭示BRCA1突变通过S100P依赖性癌症干细胞特性诱导肿瘤发生

本研究针对BRCA1突变相关乳腺癌的发病机制不明问题，通过建立人诱导多能干细胞（iPSC）分化为功能性乳腺样细胞（iPSC-MCs）的新方法，构建了首个iPSC来源的乳腺癌模型。研究发现S100P是BRCA1突变下游的促癌基因，通过激活干细胞特性驱动肿瘤发生，为TNBC的早期诊断和靶向治疗提供了新策略。

　　

乳腺癌作为女性最常见的恶性肿瘤，其发生机制尚未完全阐明，尤其是BRCA1突变导致的遗传性乳腺癌缺乏理想的早期研究模型。现有患者来源的异种移植模型（PDX）和细胞系难以模拟肿瘤发生初期事件，而诱导多能干细胞（iPSC）因其保留患者遗传背景和无限增殖能力，成为构建疾病模型的理想工具。然而，由于缺乏将iPSC高效分化为功能性乳腺细胞的方法，iPSC在乳腺癌研究中的应用长期受限。

中山大学的研究团队在《SCIENCE ADVANCES》发表的研究中，首次开发了从iPSC定向分化为功能性乳腺样细胞（iPSC-MCs）的技术体系。通过单细胞转录组分析证实，iPSC-MCs与原代乳腺细胞在分子和功能水平高度相似。利用该技术，研究者从BRCA1^mut突变携带者的外周血单核细胞建立iPSC系，通过CRISPR-Cas9基因编辑构建等基因对照，成功模拟了BRCA1突变诱导的肿瘤发生过程。关键实验技术包括：单细胞RNA测序解析细胞异质性、全外显子测序追踪突变积累、类器官3D培养验证功能、小鼠乳腺脂肪垫移植模型评估致瘤性。

研究结果部分：

1. iPSC-MCs的构建与验证：通过模拟胚胎表皮外胚层分化路径，获得表达CK5/CK8双层结构的iPSC-MCs，其转录组与原代乳腺细胞聚类一致，并能形成分支状类器官结构，在体内重建具有管腔-肌上皮双层结构的人源化乳腺组织。

2. BRCA1突变诱导肿瘤发生：BRCA1^mut iPSC-MCs在小鼠体内形成三阴性表型（ER^-/PR^-/HER2^-）的肿瘤，病理特征与患者原发瘤相似。全外显子测序显示其突变谱与临床BRCA1突变乳腺癌高度重叠，包括TP53-R280K等特征性突变。

3. 转录组特征分析：分化过程中BRCA1^mut iPSC-MCs逐渐富集Wnt/Hippo通路基因和胚胎干细胞标志物（OCT4/SOX2/NANOG），与TCGA数据库中的基底样乳腺癌聚类。

4. S100P的致癌机制：通过整合分析筛选出26个候选基因，其中钙结合蛋白S100P在BRCA1^mut样本中表达显著升高。染色质免疫沉淀证实BRCA1直接结合S100P启动子抑制其转录，突变导致S100P去抑制。功能实验显示S100P敲除使肿瘤体积减少70%，并通过激活ALDH1⁺和CD44⁺CD24^-亚群促进干细胞特性。

讨论与意义：

该研究建立了首个能够模拟BRCA1突变乳腺癌发生全过程的iPSC模型，突破了过去仅能研究已形成肿瘤的局限。发现S100P-RAGE信号轴是连接BRCA1缺失与癌症干细胞特性的关键环节，其抑制剂FPS-ZM1在动物模型中显示出治疗潜力。从转化医学角度看，该模型不仅为解析肿瘤早期事件提供新工具，S100P还可作为BRCA1突变携带者的风险预测标志物。技术层面，建立的iPSC-MCs分化方案为研究乳腺发育与肿瘤发生的关联提供了独特平台。未来可通过该模型筛选针对肿瘤起始细胞的预防性药物，这对改善三阴性乳腺癌的临床预后具有重要意义。