乳腺是人体的重要器官,不仅负责哺乳这个关键任务,还因为它的细胞结构非常复杂,一直是科学家研究的热点。健康的乳腺组织主要由导管和小叶组成,这些结构由两层细胞包裹:内层是腔面细胞(luminal cells),外层是基底-肌上皮细胞(basal-myoepithelial cells)。
传统观点认为,健康组织里的细胞应该是二倍体,也就是拥有23对完整的染色体。然而,在癌症等疾病中,染色体数量或结构异常的“非整倍性”细胞(aneuploid cells)却很常见。这种异常通常是由染色体的重新排列导致的基因组变异。最近科学家发现,即使是正常组织里,也可能存在一些非整倍性细胞,但这些细胞到底有多少,或者它们意味着什么,目前还不清楚。
过去的研究中,科学家利用激光技术切割组织或者在实验室里培养单个细胞,发现像食管、肝脏和结肠等正常组织中,有些细胞会发生突变并形成克隆扩增。然而,由于传统技术在检测细胞数量和基因组精确度上的限制,正常组织中的非整倍性细胞研究一直难以深入。随着单细胞DNA测序技术(scDNA-seq)的发展,这一问题得到了改进,让研究人员能够更灵敏、更全面地探索这些神秘的细胞。
近期,来自德克萨斯大学MD安德森癌症中心(University of Texas MD Anderson Cancer Center)的Yiyun Lin和Junke Wang等人在《Nature》发表了一项重磅研究,标题为“Normal breast tissues harbour rare populations of aneuploid epithelial cells (正常乳腺组织含有罕见的非整倍体上皮细胞群)”,为正常乳腺组织中的非整倍性细胞群体提供了全面而详细的揭示。
问题:健康乳腺中的染色体“异常者”,是否暗藏疾病之钥?
健康乳腺是否完全由正常染色体细胞构成?
这些非整倍性细胞的存在是否预示潜在的疾病风险?
它们的空间分布和遗传特征又如何?
带着这些问题,研究团队展开了深入探索。
研究解读
1. 发现:非整倍性细胞在健康乳腺中普遍存在
研究团队利用高通量单细胞DNA测序技术分析了49位健康女性的乳腺组织,覆盖83,206个上皮细胞。结果显示,所有受试者的乳腺组织中均存在少量非整倍性细胞(中位数为3.19%),且这一比例随年龄增长而增加。这一发现颠覆了传统认知,即健康组织仅由二倍体细胞构成。
2. 特征:克隆扩增与乳腺癌相似的染色体变异
非整倍性细胞中,大部分(中位数82.22%)经历了克隆扩增,并且这些细胞表现出与侵袭性乳腺癌相似的染色体拷贝数变异模式,如1q增益以及10q、16q和22q的缺失。这表明,健康组织中的非整倍性细胞可能与乳腺癌的发生发展有着潜在联系。
3. 定位:非整倍性细胞主要分布于腔面细胞亚型
通过单细胞DNA与ATAC-seq联合测序,研究进一步揭示,非整倍性细胞主要归属于两类腔面细胞系:腔分泌细胞(LumSec)和腔激素受体细胞(LumHR)。空间定位分析显示,这些细胞集中分布于正常组织的导管和小叶结构中,且未表现出明显的病理异常。
4. 意义:健康乳腺中的“潜在隐患”
这一研究表明,即使在健康个体中,乳腺组织中仍然存在染色体非整倍性细胞的克隆扩增现象。结合乳腺癌的染色体变异模式,研究暗示,这些细胞或许是肿瘤发生的潜在种子,值得进一步探索其分子机制及临床意义。
总结:从正常到异常,非整倍性细胞的命运
这项研究以突破性的技术和大量样本验证了健康乳腺中非整倍性细胞的普遍性及其克隆扩增现象。Yiyun Lin、Junke Wang等人的发现为乳腺癌的早期预警和发生机制研究提供了重要线索。未来,如何从这些“正常中的异常”中挖掘疾病的早期信号,将成为癌症预防和诊断的新方向。