揭示前列腺癌种族差异：新型加勒比黑人细胞系ACRJ-PC28揭示药物敏感性依赖遗传背景的分子机制

　　本研究通过建立首个加勒比黑人前列腺癌细胞系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）在黑人源细胞中低表达，与差异药物反应相关。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。

　　

引言

前列腺癌治疗手段经历了从根治性手术、烧灼术到放疗、化疗的演变过程，最终发展到如今的靶向分子干预。然而这些治疗进展在不同患者群体中的效果存在显著差异，尤其值得注意的是黑人男性前列腺癌发病率和死亡率是白人的1.5-2倍，在加勒比和非洲地区这种差异尤为明显。造成这种差异的原因除了社会经济因素外，肿瘤生物学和治疗反应的生物学差异可能起着关键作用，但由于临床前模型缺乏多样性，这些机制仍未得到充分研究。

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模型。这种代表性不足限制了我们发现祖先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

本研究采用多管齐下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、恩杂鲁胺和奥拉帕尼）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）以确保药物敏感性测量的稳健性。同时进行了全面的RNA测序分析以确定观察到的药物反应差异背后的潜在分子机制。数据收集历时15个月，重复测试2-3次以确保结果的可靠性和可重复性。

细胞培养

PC-3细胞来源于一名63岁白人男性的骨转移前列腺腺癌，在含10% FBS的RPMI-1640培养基中培养。DU-145细胞来源于一名69岁白人男性前列腺癌患者的脑转移灶，在含10% FBS的DMEM培养基中培养。MDA-PCA-2b来源于一名63岁黑人男性的雄激素非依赖性前列腺腺癌骨转移灶，在特殊配制的F-12K培养基中培养。ACRJ-PC28细胞来源于一名69岁牙买加黑人男性的前列腺腺癌，在角质形成细胞无血清培养基中培养。

药物处理

根据细胞生长速率和条件的差异，研究人员优化了每种细胞系的接种密度：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，细胞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

对于MTS细胞增殖测定，每孔加入20 μL MTS试剂，培养2小时后使用BioTek酶标仪测量490 nm处的吸光度。中性红染色中，细胞在含40 μg/mL中性红的各自培养基中培养2小时。结晶紫染色使用0.5%结晶紫的20%甲醇溶液，染色后用10%冰醋酸提取结晶紫，并在590 nm处测量吸光度。使用在线AAT Biorequest IC₅₀计算器计算IC₅₀值。

RNA测序分析

从欧洲核苷酸存档下载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，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。使用GoSeq进行基因本体论和KEGG通路分析，结果使用PathView可视化。

结果

RNA测序分析通过主成分分析显示了基于祖先来源的细胞系明显分离。三种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个差异表达基因；MDA-PCA-2b与其他细胞系比较产生了887个差异表达基因；黑人源与白人源前列腺癌细胞系比较确定了633个差异表达基因。

基因本体分析揭示了可能与药物反应性相关的癌症相关通路的富集，包括细胞粘附、细胞外基质组织和信号转导。黑人源和白人源供体细胞系之间转录组差异的程度（633个差异表达基因）强调了后续细胞毒性评估中潜在祖先依赖性药物敏感性的分子基础。

在评估的五种抗癌药物中，多西他赛在所有四种细胞系中均表现出卓越的效力，IC₅₀值范围在0.05-0.08 nmol/L之间。尽管这个范围很窄，但ACRJ-PC28显示出比MDA-PCA-2b和DU-145略微增强的敏感性。类似地，卡巴他赛在所有细胞系中也显示出强大的活性（IC₅₀范围0.38-0.56 nmol/L），没有明显的祖先依赖性模式。

阿比特龙对ACRJ-PC28表现出显著的选择性（IC₅₀=1.10 μmol/L），比对PC-3的效力高4.6倍，比对MDA-PCA-2b高7.0倍，比对DU-145高13.1倍。这种对黑人源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。

奥拉帕尼在不同细胞系中表现出可变的效力，没有清晰的祖先依赖性模式。PC-3（白人祖先）显示出异常敏感性（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倍的差异。ACRJ-PC28表现出中等敏感性（IC₅₀=6.67 μmol/L）。

在评估的抗癌药物中，恩杂鲁胺表现出最明显的祖先依赖性反应模式。黑人源细胞系显示出显著降低的敏感性，ACRJ-PCA-2b和MDA-PCA-2b分别比白人源PC-3细胞反应性低5.5倍和2.8倍。这种跨两个黑人源细胞系的一致祖先相关抗性模式表明祖先群体之间恩杂鲁胺反应机制存在根本生物学差异。

天然产物甜菜碱对所有细胞系的影响最小，细胞毒性范围在164.3-242.07 mmol/L之间，对ACRJ-PC28的影响最小。它是唯一在600和1,000 mmol/L浓度下能解离MDA-PCA-2b细胞簇的产品。

讨论

我们的研究揭示了黑人和白人患者来源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，强调了祖先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大的纳摩尔活性，不论祖先背景如何。多西他赛与微管蛋白结合阻止细胞分裂，但研究也发现了涉及抑制TNFα诱导的NF-κB的额外机制，已知NF-κB能抑制凋亡并与多西他赛化学抗性相关。

与紫杉烷相反，雄激素靶向治疗表现出明显的祖先依赖性模式。阿比特龙对ACRJ-PC28的显著选择性与George等人的临床观察一致，他们报道了黑人mCRPC患者对阿比特龙反应增强。ACRJ-PC28对阿比特龙的异常敏感性尽管AR显著低表达，这表明除了典型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效力。

奥拉帕尼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祖先驱动的。奥拉帕尼抑制PARP，阻碍单链DNA断裂修复并证明具有抗血管生成作用。除了PARP，其靶点还包括对前列腺癌进展至关重要的生长因子，包括VEGF、FGF2、TGFB1、EGF和IGF1。

恩杂鲁胺在所有测试化合物中表现出最明显的祖先依赖性反应模式，两个黑人源细胞系均显示出比白人源细胞显著降低的敏感性。恩杂鲁胺是一种AR抑制剂，能破坏睾酮-细胞相互作用、核转位、DNA结合和共激活因子招募。对ACRJ-PC28细胞的有限影响与其AR阴性状态一致，而MDA-PCA-2b的弱反应可能源于其雄激素非依赖性性质和已知的AR突变。

甜菜碱在所有细胞系中表现出有限的细胞毒性，具有最小的祖先依赖性模式。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。

ACRJ-PCA-2b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病程，该患者尽管接受了ADT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祖先依赖性药物反应，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祖先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，不论祖先或AR状态；雄激素靶向治疗显示出明显的祖先依赖性反应；恩杂鲁胺在黑人源细胞系中 consistently 显示降低的效力。

AR阴性ACRJ-PC28对阿比特龙的矛盾敏感性为黑人mCRPC患者对该疗法反应增强的临床观察提供了机制洞察。TNFRSF14和其他TNF家族基因在黑人源前列腺癌细胞系中的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非恩杂鲁胺，可能与紫杉烷联合使用。ACRJ-PC28模型通过提供第一个加勒比黑人来源的细胞系，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。