前列腺，这个男性特有的小腺体，本应安静地履行它的功能，却可能成为一场无声“叛变”的策源地。前列腺癌（PCa）是全球男性中第二常见的恶性肿瘤，在发达国家，其在新诊断肿瘤中的占比高达15%。尽管诊疗手段不断进步，但对于其从早期局限性病变进展为致命性转移性、去势抵抗性甚至转变为更具侵袭性的神经内分泌表型（NEPC）的复杂生物学过程，我们仍有许多谜团待解。癌症本质上是基因疾病，前列腺癌的基因组图谱以拷贝数变异和基因结构重排为特征，涉及ERG、MYC等原癌基因以及TP53、PTEN等抑癌基因。然而，仅凭对人类患者样本的测序分析存在诸多局限：难以进行实验性操控、无法随时间纵向多点取样，且混杂因素（如环境、生活方式）繁多。这就亟需能够在活体动物中精确模拟特定基因改变、并观察其长期生物学效应的研究工具。正是在此背景下，基因工程小鼠模型（Genetically Engineered Mouse Models, GEMMs）登上了舞台，成为连接人类基因组学发现与体内功能验证的不可或缺的桥梁。研究人员通过系统性的文献综述，旨在梳理和解析用于模拟前列腺癌关键致病基因的主流GEMMs，阐明它们如何帮助我们理解肿瘤发生、进展、治疗反应与耐药的内在分子机制，并展望未来发展方向。相关成果发表在《Gene》期刊。
为开展本项综述研究，作者主要基于对大量已发表文献的系统性梳理与分析，这是一篇综合性评述文章，而非原始实验研究。因此，文中归纳和讨论的关键技术方法均来源于所评述的各类GEMMs构建与研究中所采用的经典与前沿技术。这些方法主要包括：1）多种基因编辑策略，如胚胎干细胞（ES-cell）靶向、原核注射以及基于CRISPR/Cas9系统的受精卵显微注射或电穿孔，用于引入特定的基因改变（如敲入、敲除）。2）条件性基因表达系统，特别是广泛使用的Cre-loxP重组系统，以及Flp-FRT、Dre-rox、ΦC31等，用于实现基因改变在特定细胞类型（空间控制）和/或特定时间点（时间控制，如利用他莫昔芬诱导的Cre-ERT）的精确操控。3）组织特异性启动子的应用，如大鼠probasin（PB）及其增强型ARR2PB、Nkx3.1、HoxB13、人前列腺特异性抗原（PSA）等启动子，用于驱动前列腺上皮细胞中目的基因或Cre重组酶的表达。4）利用免疫组织化学（IHC）、单细胞RNA测序（scRNA-seq）等技术对模型小鼠的病理表型、肿瘤微环境（TME）和细胞异质性进行深入表征。
2. 指导小鼠癌症建模的一般原则
早期“oncomouse”和基因敲除鼠证实了致癌基因表达和抑癌基因失活在肿瘤发生中的作用，但存在改变始于胚胎期所有细胞的局限。为模拟体细胞突变积累，发展出了条件性表达系统（如Cre-lox）。该系统通过将带有loxP位点的小鼠与表达组织特异性Cre重组酶的小鼠杂交，实现对目的基因的条件性操作（如使用“lox-stop-lox”系统激活基因）。此外，还开发了时间诱导系统（如Cre-ERT、光激活Split-Cre）。
2.1. 人与小鼠前列腺的解剖和组织病理学差异
人与小鼠前列腺结构迥异：人为单一腺体分带（中央区、移行区、外周区），小鼠则分为四个独立叶（前叶、腹叶、背叶、侧叶）。小鼠背侧叶被认为对应人类外周区。组织学上，人前列腺基底细胞层连续，其消失是恶性转化的标志；而小鼠基底细胞层正常时即不连续。间质成分厚度也不同。单细胞测序进一步揭示了各叶/区细胞群的异质性。此外，小鼠缺乏性激素结合球蛋白（SHBG），导致雄激素生物利用度更高。
2.2. 模拟PCa的启动子选择
启动子选择至关重要，理想启动子应具有组织特异性、强表达、泄漏少、尺寸小等特点。常用启动子包括：
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大鼠probasin（PB）及其衍生启动子：最常用，雄激素敏感，如小PB、大PB（LPB）和增强型ARR2PB。PB-Cre4常用。表达在腹叶和背侧叶最高，青春期前开始。存在间质、精囊等异位表达。去势可降低其表达，影响对去势抵抗性前列腺癌（CRPC）模型的解读。
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Nkx3.1启动子：既是谱系标记也是抑癌基因。在成年小鼠中表达于前列腺腔上皮细胞。常用他莫昔芬诱导的Nkx3.1-CreERT2系统，以避免胚胎期广泛表达。
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其他启动子：如HoxB13（雄激素非依赖）、大鼠C3(1)、人PSA等，各有其表达特点和适用范围。
3. 靶向前列腺癌发生过程中的相关基因
研究者针对不同阶段的前列腺癌，对多个基因进行了工程化改造。
3.1. 跨膜蛋白酶丝氨酸2（TMPRSS2）-ETS相关基因（ERG）
TMPRSS2-ERG融合见于约30-50%的人前列腺癌。在GEMMs中，单独过表达ERG（如ARR2Pb-ERG模型）通常仅导致小鼠前列腺上皮内瘤变（mPIN）或轻微增生，不足以引发完全性腺癌。研究表明，ERG过表达需要与PTEN缺失等其他改变协同，才能促进肿瘤进展。临床上，ERG过表达联合PTEN缺失提示不良预后。
3.2. 斑点型POZ蛋白（SPOP）
SPOP是一种E3泛素连接酶，其点突变见于5-15%的PCa。单独在前列腺表达常见突变SPOPF133V的小鼠前列腺病理改变轻微。但当与Pten杂合缺失（PbCre;Ptenflox/+;R26F133V）相结合时，会加速形成高级别PIN，并显示Akt和AR信号激活，表明SPOP突变与Pten失活协同驱动侵袭性表型。
3.3. Myc
MYC过表达是前列腺癌的常见早期事件。Hi-Myc（ARR2PB-Myc）和Lo-Myc（PB-Myc）模型表明，MYC过表达足以驱动mPIN到侵袭性癌的进展，并通过抑制AR转录程序、重塑肿瘤微环境（初期促炎，后期免疫抑制）发挥作用。然而，MYC过表达会激活p53介导的凋亡，因此模拟晚期疾病常需联合其他改变，如与Pten、Trp53缺失结合（如Z-Myc/PbCre4;Ptenflox/+;Trp53flox/flox模型），或与Pten缺失、Rb1缺失联合并过表达N-Myc（如PRN模型）来模拟致命性、转移性神经内分泌前列腺癌（NEPC）。
3.4. Pten
PTEN是前列腺癌中常见的缺失的抑癌基因。前列腺特异性Pten纯合缺失（如Pb-Cre4;Ptenflox/flox）小鼠可发展出从mPIN到侵袭性腺癌的病变，部分发生转移。Pten缺失会激活PI3K/AKT通路，同时也诱发p53/p21介导的衰老，这解释了为何单纯Pten缺失模型进展相对缓慢。联合其他改变可模拟更激进疾病，例如：联合Smad4缺失（Ptenflox/floxSmad4−/−Pb-Cre4）导致侵袭性转移癌；联合 KrasG12D激活（NPK模型）或BrafV600E突变（NPB模型）产生致命性转移性疾病；使用诱导型Nkx3.1-CreERT2系统在成年后删除Pten，能更好地模拟人类肿瘤发生时间线并研究治疗反应。
3.5. 病毒致癌基因——以SV40-Tag为例
TRAMP（TRansgenic Adenocarcinoma Mouse Prostate）模型是首个广泛应用的前列腺癌GEMM，利用PB启动子驱动SV40大T抗原（TAg）表达，通过失活Rb1和Trp53导致前列腺癌，并常发生神经内分泌分化转移。类似模型如LADY（仅表达大TAg）和ARR2PB-MT（表达多瘤病毒中T抗原）模型，也用于研究前列腺癌进展和间质相互作用。
3.6. Trp53
TP53突变在晚期/转移性去势抵抗性前列腺癌（CRPC）中常见。单独Trp53缺失或突变在小鼠中不导致侵袭性癌，但与Pten缺失协同（如Pb-Cre4;Ptenflox/flox;Trp53flox/flox）可显著加速肿瘤进展和转移。在诱导型NPp53（Nkx3.1CreERT2;Ptenflox/flox;Trp53flox/flox）模型中，p53缺失导致对阿比特龙治疗耐药并促进神经内分泌分化转移。TKO（Pb-Cre4;Ptenflox/flox;Rb1flox/flox;Trp53flox/flox）模型表明，Rb1和Trp53缺失通过解除对Ezh2、Sox2等表观遗传因子的抑制，促进向神经内分泌谱系的可塑性。
3.7. 其他前列腺癌小鼠模型
还包括靶向代谢相关基因（如脂肪酸合酶FASN）的模型，表明FASN过表达促进mPIN但与Pten缺失协同时表型受抑；以及靶向表观遗传调控因子（如Ezh2）的模型，研究其在CRPC谱系可塑性和NEPC转化中的作用。
4. 结论与未来方向
GEMMs对于在完整生物体内研究肿瘤生物学、肿瘤微环境相互作用、转移过程及全身治疗反应不可或缺。它们克服了人体研究的许多限制，允许对特定基因、环境因素（饮食、微生物组）和治疗干预进行可控性研究。然而，GEMMs也存在局限：通常模拟的是由少数高外显率驱动基因改变引发的疾病，而非人类早期前列腺癌中更常见的多基因易感背景；病变常累及整个腺体，而非多灶性；难以模拟原发性根治性治疗（如手术）后的临床轨迹；治疗压力背景不同；骨转移模型罕见；且肿瘤发生年龄与人类不匹配。尽管如此，随着体外类器官、器官芯片等新技术的发展，GEMMs在未来数年仍将是深入理解前列腺癌病理生物学和探索新治疗策略的核心工具。未来的研究需致力于开发更贴合人类疾病自然史、特别是骨转移和治疗抵抗演变过程的模型，以更好地指导临床转化。
