新型非裔加勒比前列腺癌模型揭示种族特异性药物敏感性为黑人患者提供精准治疗新策略

　　本研究发现新型非裔加勒比前列腺癌细胞系ACRJ-PC28展现出显著的种族特异性药物敏感性：阿比特龙（abiraterone）对该细胞系表现出4.6-13.1倍增强效力（IC50=1.10 μmol/L），而恩杂鲁胺（enzalutamide）在黑源细胞系中效果降低3-5倍。RNA测序分析揭示黑源细胞中TNF家族基因（特别是TNFRSF14）持续低表达与差异药物反应相关，为解决前列腺癌种族健康差异提供了重要分子机制见解。

　　

Abstract

在靶向治疗时代，前列腺癌模型中黑人代表性不足限制了有效药物筛选。本研究引入新型非裔加勒比前列腺癌细胞系ACRJ-PC28，评估其对五种抗癌药物（多西他赛、卡巴他赛、阿比特龙、奥拉帕利、恩杂鲁胺）和甜菜碱的反应。通过三种不同活力测定法比较这些反应与已建立的黑源（MDA-PCA-2b）和白源（DU-145和PC-3）前列腺癌细胞系的差异。

研究人员观察到祖源依赖性药物敏感性：阿比特龙对ACRJ-PC28表现出显著选择性（IC₅₀=1.10 μmol/L），效力比其他细胞系高4.6-13.1倍；而恩杂鲁胺显示出明显的种族差异，在黑源细胞系中效果降低3-5倍（ACRJ-PC28的IC₅₀=206 μmol/L；MDA-PCA-2b为104 μmol/L），而白源细胞系（PC-3为37 μmol/L；DU-145为48 μmol/L）。RNA测序分析显示，来自黑人捐赠者的前列腺癌细胞中TNF家族基因持续低表达，特别是TNFRSF14，与差异药物反应相关。

尽管ACRJ-PC28系低表达AR（雄激素受体），但对阿比特龙表现出异常敏感性，这与临床观察一致：黑人前列腺癌患者对这种治疗反应更好。这与来源患者的神经内分泌表型一致，尽管接受了雄激素剥夺治疗，该患者在一年内去世。研究结果表明，在临床前筛选中纳入多样化前列腺癌模型，可通过识别祖源特异性药物脆弱性来指导黑人患者的个性化治疗策略。

Introduction

前列腺癌治疗的发展遵循了肿瘤治疗发展的更广泛历史轨迹——从手术方法到放疗、化疗，再到靶向分子干预。然而，这些进展的有效性在不同患者群体中差异很大。尽管前列腺癌死亡率多年来有所下降，但黑人男性仍然经历1.5-2倍的发病率和死亡率，这种差异在加勒比和非洲地区尤为明显。

尽管有明确的前列腺癌结果种族差异证据，但对这些差异背后生物学机制的理解仍存在关键空白。这一空白由于已建立细胞系模型缺乏多样性而持续存在，商业上可用的前列腺癌细胞系中只有不到10%来自黑人患者，没有来自加勒比人群的细胞系。这种不充分的代表性限制了识别祖源特异性治疗脆弱性和开发靶向治疗方法的能力。

Materials and Methods

本研究采用多管齐下的实验方法评估来自不同种族背景患者的前列腺癌细胞系中的差异药物反应。方法学核心是比较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）中的细胞毒性作用。

商业细胞系DU-145、PC-3和MDA-PCA-2b直接从ATCC购买，具有认证证书和无支原体认证。ACRJ-PC28细胞系通过短串联重复分析在IDEXX BioAnalytics进行认证。所有细胞系在实验期间每3个月使用基于PCR的MycoAlert支原体检测试剂盒常规测试支原体污染，确认为阴性。

Cell culture

PC-3细胞来自63岁白人男性IV级前列腺腺癌骨转移，在补充有100 IU青霉素、100 μg/mL链霉素和10% FBS的RPMI-1640中维持。DU-145细胞来自69岁前列腺癌患者脑组织，在补充有100 IU青霉素、100 μg/mL链霉素和10% FBS的DMEM中维持。MDA-PCA-2b来自63岁黑人男性雄激素非依赖性前列腺腺癌骨转移，在补充有20%非热灭活FBS、25 ng/mL霍乱毒素、10 ng/mL小鼠EGF等的F-12K培养基中生长。ACRJ-PC28细胞来自69岁牙买加黑人男性前列腺腺癌，在补充有ATCC角质形成细胞生长试剂盒的无血清角质形成细胞培养基中培养。

Drug treatments

由于细胞生长速率和条件不同，为实现最佳检测汇合度，以前列腺癌细胞以以下细胞密度接种在96孔平底组织培养板中：PC-3为1,000细胞/孔，DU-145为2,000细胞/孔，MDA-PCA-2b为10,000细胞/孔，ACRJ-PC28为3,000细胞/孔。接种一天后，用指定药物浓度处理细胞3天。

Cell viability assays

对于MTS细胞增殖测定，每孔加入20 μL MTS试剂，板在测量490 nm吸光度前孵育2小时。对于中性红染色，板在含有40 μg/mL中性红的各自培养基中孵育2小时。两种测定后，板用0.5%结晶紫在20%甲醇中染色。IC₅₀值使用在线AAT Biorequest IC₅₀计算器计算。

RNA-seq analysis

从欧洲核苷酸档案下载在标准条件下生长的ACRJ-PC28、DU-145、MDA-PCA-2b和PC-3的原始.fastq文件。使用FastQC检查数据质量，无需修剪。使用Salmon quant在准映射模式下使用最新版本的人类参考转录组组装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。使用GoSeq进行基因本体论和KEGG通路分析。

Results

RNA测序分析通过主成分分析显示了基于祖源起源的细胞系清晰分离。三个关键比较揭示了显著的转录组差异：ACRJ-PC28与所有其他前列腺癌细胞系比较产生1,396个差异表达基因；MDA-PCA-2b与所有其他细胞系比较产生887个差异表达基因；黑源与白源前列腺癌细胞系比较识别出633个差异表达基因。

在评估的五种抗癌药物中，多西他赛在所有四种细胞系中表现出 exceptional 效力，IC₅₀值范围0.05-0.08 nmol/L。卡巴他赛在所有细胞系中表现出 potent 活性（IC₅₀范围0.38-0.56 nmol/L），无清晰祖源依赖性模式。

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

奥拉帕利在不同细胞系间表现出可变效力，无清晰祖源依赖性模式。PC-3（白源）表现出 exceptional 敏感性（IC₅₀=0.28 μmol/L），而MDA-PCA-2b（黑源）表现出 profound 抗性（IC₅₀=137.75 μmol/L），代表492倍差异。

恩杂鲁胺表现出最明显的祖源依赖性反应模式，在黑源细胞系中敏感性 substantially 降低。ACRJ-PC28（IC₅₀=205.91 μmol/L）和MDA-PCA-2b（IC₅₀=103.49 μmol/L）分别比白源PC-3细胞（IC₅₀=37.41 μmol/L）反应性低5.5倍和2.8倍。

天然产物甜菜碱对所有细胞系影响最小，细胞毒性范围164.3-242.07 mmol/L。

Discussion

本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，强调了祖源特异性方法对临床前药物评价的重要性。

紫杉烷化合物多西他赛和卡巴他赛在所有细胞系中表现出纳摩尔活性，无论祖源如何。与紫杉烷相反，雄激素靶向疗法表现出明显的祖源依赖性模式。阿比特龙对ACRJ-PC28的显著选择性与George等人的临床观察一致。

ACRJ-PC28对阿比特龙的异常敏感性尽管AR显著低表达，表明超出典型AR信号传导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。奥拉帕利疗效的深刻差异似乎由细胞特异性分子特征而非单独祖源驱动。

恩杂鲁胺在所有测试化合物中表现出最明显的祖源依赖性反应模式，两个黑源细胞系显示敏感性 substantially 降低。恩杂鲁胺是AR抑制剂，破坏睾酮-细胞相互作用、核转位、DNA结合和共激活因子招募。

甜菜碱在所有细胞系中表现出有限细胞毒性，最小祖源依赖性模式。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。

Conclusions

本研究证明前列腺癌中的祖源特异性药物反应反映了分子水平的基本生物学差异。对新ACRJ-PC28细胞系与已建立模型的综合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；雄激素靶向疗法显示明显的祖源依赖性反应；恩杂鲁胺在黑源细胞系中一致显示降低效力。

AR阴性ACRJ-PC28对阿比特龙的矛盾敏感性提供了对黑人mCRPC患者对该治疗增强反应的临床观察的机制见解。TNFRSF14和其他TNF家族基因在黑源前列腺癌细胞系中一致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比恩杂鲁胺获益更多，可能与紫杉烷联合使用。ACRJ-PC28模型通过提供第一个非裔加勒比来源的细胞系解决了前列腺癌研究中的关键空白，实现了对疾病负担过重人群治疗的更精确临床前评估。