揭示前列腺癌种族差异的分子机制：新型非洲裔加勒比细胞系ACRJ-PC28的药物敏感性研究

　　本研究通过建立首个非洲裔加勒比海来源前列腺癌细胞系ACRJ-PC28，结合多组学分析揭示种族特异性药物反应差异。研究发现阿比特龙（abiraterone）对黑人来源细胞系表现出显著选择性（IC50 = 1.10 μmol/L），而恩杂鲁胺（enzalutamide）在白人来源细胞系中效果更佳。RNA测序显示TNF家族基因（特别是TNFRSF14）在黑人来源细胞中持续低表达，这些发现为优化不同种族前列腺癌患者的个性化治疗策略提供了重要依据。

　　

研究背景

前列腺癌治疗手段从千年以前的外科手术和烧灼术逐步演变，到20世纪初出现放疗，1940年代开始应用化疗。然而这些治疗手段在不同人群中的效果存在显著差异，前列腺癌在黑人男性中发病率和死亡率高出1.5-2倍，在加勒比和非洲地区尤其明显。造成这种差异的原因除社会经济因素外，肿瘤生物学和治疗反应的生物学差异可能起关键作用，但由于临床前模型缺乏多样性，这些机制尚未得到充分研究。

目前商业化的前列腺癌细胞系中只有不到10%来源于黑人患者，且没有来自加勒比人群的细胞系。这种代表性不足限制了我们发现种族特异性治疗脆弱性和开发靶向治疗方法的能力。

材料与方法

本研究采用多方面的实验方法评估不同种族背景前列腺癌细胞系的差异药物反应。研究人员比较了五种临床相关抗癌药物（多西他赛、卡巴他赛、阿比特龙、恩杂鲁胺和奥拉帕利）和一种天然产物甜菜碱在四种前列腺癌细胞系（DU-145、PC-3、MDA-PCA-2b和ACRJ-PC28）中的细胞毒性效应。

研究使用了多种互补的活力测定方法（CellTiter AQueous、中性红和结晶紫测定）来确保药物敏感性测量的稳健性。通过全面的RNA测序（RNA-seq）分析来识别观察到的药物反应差异背后的潜在分子机制。

细胞培养

PC-3细胞来源于63岁白人男性的骨转移前列腺腺癌，使用RPMI-1640培养基培养。DU-145细胞来源于69岁白人男性前列腺癌患者的脑转移灶，使用DMEM培养基培养。MDA-PCA-2b来源于63岁黑人男性的雄激素非依赖性前列腺腺癌骨转移，使用F-12K培养基培养。ACRJ-PC28细胞来源于69岁牙买加黑人男性的前列腺腺癌，使用角质形成细胞无血清培养基培养。

药物处理

根据细胞生长速率和条件的不同，研究人员将前列腺癌细胞以不同密度接种在96孔板中。一天后，用指定浓度的药物治疗3天。所有药物均溶解在DMSO中，确保每个孔中的溶剂数量一致。

细胞活力测定

使用MTS细胞增殖测定法、中性红染色和结晶紫染色三种方法评估细胞活力。IC₅₀值使用在线AAT Biorequest IC₅₀计算器计算，通过拟合剂量反应数据来确定50%细胞活力抑制发生的浓度。

RNA-seq分析

从欧洲核苷酸档案库下载原始.fastq文件，使用FastQC检查数据质量。使用Salmon quant在准映射模式下量化转录本和基因表达。使用DESeq2基于Salmon quant输出确定差异表达基因（DEG）。使用GoSeq进行基因本体论和KEGG通路分析。

结果

RNA-seq分析通过主成分分析（PCA）显示了基于种族起源的细胞系明显分离。三个关键比较揭示了显著的转录组差异：ACRJ-PC28与其他所有前列腺癌细胞系比较产生了1,396个DEGs；MDA-PCA-2b与其他细胞系比较产生了887个DEGs；黑人来源与白人来源前列腺癌细胞系比较识别出633个DEGs。

基因本体分析显示与癌症相关通路的富集，这些通路可能影响药物反应性，包括细胞粘附、细胞外基质组织和信号转导。黑人来源和白人来源细胞系之间转录组差异的幅度（633个DEGs）为后续细胞毒性评估中探索的潜在种族依赖性药物敏感性提供了分子基础。

药物敏感性分析

在多西他赛测试中，所有细胞系都表现出卓越的效力，IC₅₀值范围在0.05到0.08 nmol/L之间。ACRJ-PC28显示出适度增强的敏感性（IC₅₀ = 0.05 nmol/L），与其他细胞系相比有1.6倍差异。

卡巴他赛在所有细胞系中也显示出强效活性（IC₅₀范围0.38-0.56 nmol/L），没有明确的种族依赖性模式。

阿比特龙对ACRJ-PC28表现出显著选择性（IC₅₀ = 1.10 μmol/L），比对PC-3强4.6倍，比对MDA-PCA-2b强7.0倍，比对DU-145强13.1倍。这种对黑人来源ACRJ-PC28系的偏好效力是在AR和PSA显著低表达的情况下观察到的。

奥拉帕利在不同细胞系中表现出可变效力，没有清晰的种族依赖性模式。PC-3（白人祖先）表现出异常敏感性（IC₅₀ = 0.28 μmol/L），而MDA-PCA-2b（黑人祖先）表现出深度抗性（IC₅₀ = 137.75 μmol/L），代表了492倍差异。

恩杂鲁胺表现出最明显的种族依赖性反应模式，黑人来源细胞系显示出显著降低的敏感性。ACRJ-PC28（IC₅₀ = 205.91 μmol/L）和MDA-PCA-2b（IC₅₀ = 103.49 μmol/L）分别比白人来源PC-3细胞（IC₅₀ = 37.41 μmol/L）的响应性低5.5倍和2.8倍。

甜菜碱对所有细胞系的影响最小，细胞毒性在164.3到242.07 mmol/L之间变化。

ACRJ-PC28细胞系特征

ACRJ-PC28细胞系来自一名非洲裔加勒比海患者，该患者就诊时PSA为441.2 ng/mL，前列腺右叶有结节。活检确认腺癌，Gleason评分为4 + 4。患者立即接受ADT治疗，比卡鲁胺。随后的治疗包括激素治疗和lectrum。患者的骨扫描显示颅骨、胸骨、肩胛骨、肋骨、多个胸腰椎水平和骨盆中有多个骨病变。患者一年后死亡。

患者的活检标本显示存在AMACR、AR、NKX3.1和PSA，但这些蛋白质的表达在细胞系中全部丢失。我们的特征描述显示ACRJ-PC28是一种具有神经内分泌表型的前列腺癌，倾向于侵袭性，如在该患者中观察到的那样。

讨论

我们的研究揭示了来自黑人和白人患者的前列腺癌细胞系在基因表达谱和药物反应方面的显著差异，强调了种族特异性方法在临床前药物评估中的重要性。

紫杉烷化合物多西他赛和卡巴他赛在所有细胞系中均表现出强效纳摩尔活性，不论种族背景，尽管有细微变化。与紫杉烷相反，雄激素靶向治疗表现出明显的种族依赖性模式。

ACRJ-PC28对阿比特龙的异常敏感性尽管AR显著低表达，这表明除了经典AR信号传导之外的替代分子机制可能介导阿比特龙在某些黑人患者中的增强疗效。

奥拉帕利在不同细胞系中的效力差异似乎是由细胞特异性分子特征而非单独种族驱动的。这些复杂模式强调了需要全面的分子分析来指导PARP抑制剂治疗。

恩杂鲁胺在所有测试化合物中表现出最明显的种族依赖性反应模式，两个黑人来源细胞系均显示出显著降低的敏感性。MDA-PCA-2b对阿比特龙比恩杂鲁胺更敏感，尽管AR过表达，这与临床观察结果相似，即患有mCRPC的黑人男性对阿比特龙的反应比白人更好。这种一致的基于种族的模式表明雄激素信号通路反应存在根本的生物学差异，需要进一步研究。

甜菜碱在所有细胞系中显示出有限的细胞毒性，具有最小的种族依赖性模式。尽管其体外效力较弱，但甜菜碱的水溶性提供了潜在的药物递送优势，其解离MDA-PCA-2b细胞簇的独特能力表明在联合治疗中具有潜在效用，值得进一步研究。

ACRJ-PC28细胞系的侵袭性神经内分泌表型反映了其来源患者的临床过程，尽管接受了ADT治疗，患者仍在一年内死亡。活检和细胞系建立之间典型前列腺癌标志物（AMACR、AR、NKX3.1和PSA）的丢失反映了治疗抵抗性疾病中常见的细胞进化。

在确定的感兴趣基因中，TNFRSF14在两个黑人来源前列腺癌细胞系中的低表达代表了一个特别有趣的发现，值得进一步研究。TNF家族信号传导的这种一致改变可能有助于观察到的种族依赖性药物反应，可能作为生物标志物和治疗靶点。

结论

本研究证明前列腺癌中的种族特异性药物反应反映了分子水平上的根本生物学差异。我们对新型ACRJ-PC28细胞系与已建立模型的全面分析揭示了三个关键模式：紫杉烷在所有细胞系中保持效力，不论种族或AR状态；雄激素靶向治疗显示出显著的种族依赖性反应；恩杂鲁胺在黑人来源细胞系中 consistently 显示降低的效力。

AR阴性的ACRJ-PC28对阿比特龙的矛盾敏感性为了解黑人mCRPC患者对该疗法增强反应的临床观察提供了机制见解。TNFRSF14和其他TNF家族基因在黑人来源前列腺癌细胞系中一致的低表达突出了这些差异反应背后的潜在分子机制。

这些发现具有直接的临床意义，表明患有侵袭性疾病的黑人前列腺癌患者可能从阿比特龙中获益更多，而不是恩杂鲁胺，可能与紫杉烷联合使用。ACRJ-PC28模型通过提供第一个非洲裔加勒比海来源的细胞系，解决了前列腺癌研究中的关键空白，使得能够对疾病负担不成比例的人群进行更精确的治疗临床前评估。