Nature实锤神经祖细胞迁移到肿瘤
在机体发育过程中，神经是组织修复和再生所必需的，在胚胎时期，外胚层神经系统的发育是一个关键事件，与造血和血管系统的发育相协调，以确保体内平衡[1]。肿瘤发生具有相似性，正常组织和肿瘤微环境之间存在着保守的调控通路，原发性肿瘤的发生和转移需要神经、免疫和血管网络的发育。
在许多实体瘤中，包括前列腺癌、胃癌、乳腺癌、胰腺癌、结肠癌和皮肤癌中，都发现新形成的神经纤维的浸润和扩张[2-3]，肿瘤微环境中的自主神经纤维调控肿瘤的发生和扩散，但目前尚不清楚神经纤维是如何在肿瘤中出现的。
来自弗朗索瓦·雅各布生物研究所的ClaireMagnon团队发现，神经祖细胞通过血液循环到达原发肿瘤或转移灶，并驱动癌症进展，这一重要成果发表在年5月15号的《Nature》上[4]。
研究思路：
临床样本分析——构建转基因动物模型研究细胞分布——脑立体定位注射病毒载体标记追踪神经细胞——转基因和异种移植肿瘤小鼠模型药物处理
确定来源SVZ的神经祖细胞，通过血液到达原发肿瘤或转移灶，且在早期发挥致癌作用，并促进肿瘤进展
1DCX+细胞与人类肿瘤侵袭性相关
DCX（双皮质素，一种微管相关蛋白）是位于中枢神经系统发育和成体神经源性区域的神经祖细胞的标志物，研究发现人前列腺原发性肿瘤的基质中含有DCX+细胞，这些细胞表达神经祖细胞的特异性标记物PSA-NCAM(多唾液酸-神经细胞粘附分子)和内毒素(图1a-e)。
研究人员对15例前列腺良性增生患者，以及低、高风险前列腺癌患者样本中的DCX+细胞进行了分析。DCX+细胞密度与肿瘤侵袭性(图1f,g)和复发（图1i）显著正相关，表明DCX+细胞可能在控制人类前列腺肿瘤的发展和进展方面发挥作用。
图1DCX+细胞的浸润与前列腺腺癌的预后相关
2DCX+祖细胞启动肿瘤神经发生
Hi-MYC小鼠（表达人的MYC前列腺癌模型）前列腺癌组织的基质中也存在DCX+细胞，为了追踪、分离和表征Hi-MYC小鼠肿瘤中的DCX+细胞，研究人员通过与Hi-MYC小鼠杂交，构建了一个三转基因前列腺癌小鼠模型(DCX-creERT2;loxp-eYFPHi-MYC鼠)，其中人类DCX启动子驱动他莫西芬诱导的Cre表达增强的黄色荧光蛋白（补充图2a）。
补充图2a：三转基因小鼠构建
DCX-eYFP+细胞在大脑的神经源性区域(即SVZ（脑室下区）、嗅球和齿状回)，显示重组效率（图2a,b，补充图2b），研究人员对在前列腺肿瘤基质中发现的DCX-eYFP+细胞，进一步用抗原谱Lin?(谱系阴性，CD45,TER,CD31,CD和CD49f)进行表征(以下简称Lin?eYFP+)，Lin?eYFP+细胞存在于前列腺肿瘤中（与SVZ分离的Lin?eYFP+神经祖细胞表达相似的神经元标志物），但在健康前列腺组织中未发现。
补充图2b：成年小鼠大脑轴向、冠状和矢状切片示意图
肿瘤组织中纯化的Lin?eYFP+细胞不表达SOX2等干细胞或激活神经干细胞的标记物，而是表达神经祖细胞的标记物（图2d,e）。从肿瘤中纯化的Lin?eYFP+细胞的转录组分析与免疫细胞或内皮细胞的基因表达谱没有任何相似之处，但表现出神经元分化和神经元投射(图2f)，与从SVZ或嗅球中分离到Lin?eYFP+细胞显著相似。
图2Hi-MYC前列腺肿瘤含有DCX-eYFP+神经祖细胞
前列腺肿瘤中分离的Lin?eYFP+祖细胞能够在体外增殖分化为新生神经元（图3a），为了探索这些Lin?eYFP+祖细胞在体内的神经生成能力，及Lin?eYFP+神经祖细胞谱系的各个阶段，研究人员对前列腺肿瘤中进行了诱导的组织特异性遗传追踪，结果表明Lin?eYFP+祖细胞可在肿瘤微环境中产生，并发育成肾上腺素能新神经元（图3e）。
图3DCX-eYFP+神经祖细胞在Hi-MYC前列腺肿瘤中分化为肾上腺素能神经元
3DCX+神经祖细胞在肿瘤发生过程从SVZ向外迁移
在Hi-MYC小鼠前列腺癌的发展过程中，SVZ和嗅球中Lin?eYFP+神经祖细胞的数量(齿状回中没有)随时间显著变化，研究人员在6周、12周和16周大的Hi-MYC癌模型小鼠血液中检测到Lin?eYFP+细胞的存在。
研究者为验证血液中Lin?eYFP+的来源，将表达tdTomato的慢病毒载体立体定位注射到DCX-creERT2的SVZ中，肿瘤发生6周的血液中检测到Lin-tdTomato+细胞，这为神经祖细胞从SVZ释放到血液循环中提供了支持。
随后，研究者在8周、12周和16周大的小鼠肿瘤中发现Lin-tdTomato+细胞，但在肿瘤周围的健康组织中没有发现，这表明Lin-tdTomato+细胞选择性地浸润前列腺肿瘤(图4f)，而将tdTomato慢病毒载体注射到齿状回后，tdTomato+细胞无法到达肿瘤。
同时，研究人员在Hi-MYC小鼠肿瘤模型中发现，侧脑室附近的血脑屏障被破坏，而野生型胎鼠则没被破坏，这表明在这些肿瘤小鼠模型中，神经祖细胞可能通过多孔的血管系统穿透血脑屏障，并从SVZ迁移出（图4i）。
研究人员进一步构建原位接种肿瘤模型鼠（人的前列腺癌细胞PC3，稳转萤光素酶（PC3-luc）），在模型鼠的SVZ区，立体定位注射tdTomato+表达的慢病毒载体，Lin-tdTomato+细胞只在原发瘤和转移组织中（结肠、肝脏、淋巴结和肺）发现，而没出现在健康的组织。表明，神经祖细胞有选择性的迁移，从而维持肿瘤转移的进展。
图4DCX+神经祖细胞在Hi-MYC小鼠肿瘤模型中从SVZ向外迁移
4DCX+神经祖细胞调节肿瘤的进展
为进一步研究DCX+祖细胞在癌症发生过程中的作用，研究人员将DCX-creERT2小鼠与诱导白喉毒素受体(iDTR)的裸鼠或Hi-MYC小鼠杂交，分别研究异种原位接种小鼠(即PC3-Luc)和高MYC转基因小鼠肿瘤的生长。
研究人员在SVZ内注射白喉毒素选择性耗竭DCX+细胞后，发现显著降低了Hi-MYC小鼠肿瘤的发生率，也抑制了PC3-Luc肿瘤细胞的转移，表明DCX+细胞在肿瘤发展的早期阶段发挥了重要作用（图5a-c）。相反，将纯化的Lin?eYFP+细胞(从前列腺肿瘤、SVZ或嗅球中分离出来的)原位接种到PC3-Luc移植瘤模型，可导致肿瘤生长增加(图5d,e)、淋巴结浸润(图5f)和转移(图5g)。
研究结果显示神经祖细胞在前列腺肿瘤的发生发展中起着重要的作用，DCX+神经祖细胞的密度与前列腺癌的侵袭性和复发密切相关，揭示了中枢神经系统和前列腺肿瘤之间独特的相互作用，并指明治疗癌症的神经靶点。
图5DCX+神经祖细胞调节肿瘤的进展
结论
文章通过临床样本分析、稳转株构建、转基因和原位异种移植肿瘤模型构建、立体定位注射慢病毒载体、药物处理肿瘤模型鼠等实验，确定了神经祖细胞离开SVZ，通过血液循环到达原发肿瘤或转移组织，在肿瘤发生早期发挥致癌、促转移等重要作用。
参考文献：
[1]Eichmann,A.Thomas,J.L.Molecularparallelsbetweenneuralandvasculardevelopment.ColdSpringHarb.Perspect.Med.3,a()
[2]Magnon,C.etal.Autonomicnervedevelopmentcontributestoprostatecancerprogression.Science,().
[3]Hayakawa,Y.etal.Nervegrowthfactorpromotesgastrictumorigenesisthroughaberrantcholinergicsignaling.CancerCell31,21–34().
[4]PhilippeMauffrey.etal.Progenitorsfromthecentralnervoussystemdriveneurogenesisincancer.Nature(15May)doi.org/10./s---y
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