腔道表皮幹細胞為前列腺癌之來源細胞--A luminal epithelial stem cell that is a cell of origin for prostate cancer--part 4

雙重可能性和自我再生

為了研究CARNs群落是否和前列腺表皮源細胞有關, 我們利用 in-vivo 連鎖的標記, 利用 knock-in tamoxifen 誘導 Cre recombinase 的對偶基因, 由Nkx3-1啟動子作轉錄調控 (Supp. fig 2a).

Supp. Fig 2

我們確認了 tamoxifen-誘導 Nkx3-1^CreERT2 對偶基因和控制組的 Nkx3-1^CreERT2 Cre-reportor 及 R26R-lacZ 對偶基因做交配, 發現在使用 tamoxifen 之後 Cre-mediated 的重組, 以仔細的描述 Nkx3-1 表現在完整前列腺中的內在形態(Supp. Fig. 2b–f) 我們利用去勢的 Nkx3-1^CreERT2/+; R26R-YFP/+ or Nkx3-1^CreERT2/+; R26R-lacZ/+ 經 tamoxifen 處理 CARNs 的連鎖標記 Nkx3-1^CreERT2/+; R26R-YFP/+ or Nkx3-1^CreERT2/+; R26R-lacZ/+ (Fig. 2a, b).

fig. 2

在逆行的前列腺 CARNs 的基因標記如同預期的, 我們觀察到黃色螢光或是 beta-galactosidase 在少量的表皮細胞表現是侷限在腔道中的. 這個連鎖標記和基底細胞標記p63或是CK14並不會一起出現, 和CK5也不會一起出現, 但是會和腔道標記的CK18和男性荷爾蒙一起出現 (Fig. 2c and Supp. Fig. 3a–d).

fig 3

在再生以後, 連鎖標記的比例增加九倍 (Fig. 2d), 意即 CARNs 的生長趨勢. 雖然在再生的前列腺中大部分的連鎖標記細胞是腔道細胞, 我們偶爾也會發現 YFP⁺ CK5⁺, YFP⁺ p63⁺, 或是 -gal⁺ CK14⁺ 的基底細胞., 約有 3.0% 的連鎖標記細胞 (Fig. 2e and Supp. Fig. 3g–l). 這個低比例的再生基底細胞足以維持再生過程少量損失的基底細胞. 因為在再生的前列腺所有的連鎖標記細胞都是腔道細胞, 但是可以在再生時同時提高基底和腔道細胞的量, 我們的結論是初始的 CARNs 群聚含有雙重可能性的源細胞.

為了評估 CARNs 的自我再生能力, 我們測試看看, 是否它們會在前列腺重建時, 至少進行一次細胞分裂, 產生仍為 CARNs 的子代細胞. 我們確認在去勢的 Nkx3-1^CreERT2/+; R26R-YFP/+ 小鼠中, 連鎖標記的 CARNs 是否會在前列腺重建時摻入 BrdU, 而 CARNs 仍然可以在後續的前列腺回復時被鑑別出來 (Nkx3-1 仍有表現). (fig. 2f 和 Supp Fig. 3m). 這種三重表現的細胞 (Nkx3-1⁺ YFP⁺ BrdU⁺) 的確可以觀察得到 (fig. 2g-i) 提供了 CARN 自我再生能力[的証據. 特別是, 在Nkx3-1⁺ YFP⁺ 細胞中, BrdU⁺ 細胞的比率,攸關 CARNs 初步和第二步的回復功能, 表現出 CARNs 進行自我再生分裂的比率 (24%, n = 68).
為了評估長期的自我再生功能, 我們檢測連鎖標記細胞在Nkx3-1^CreERT2/+; R26R-YFP/+ 小鼠中經過4次回復/重建後的持續性 (fig 2j). 在這小鼠中, YFP⁺ 的細胞約為前列腺表皮細胞的3.0% (n=21,559), 約和在經過一回合重建後的數目一樣 (fig 2k,l).這個YFP⁺ 細胞的衡定是來自於在重建程中固定的幹細胞數目, 也表示表皮細胞可以進行不限次數重建的能力, 並且支持連鎖標記的CARNs 可以進行長期的自我再生.