研究目的:携带BRCA1致病性胚系突变的健康女性乳腺癌风险高,并且多数BRCA1胚系突变乳腺癌表现为三阴性乳腺癌,然而这种组织特异性致癌作用及肿瘤表型偏好的机制尚不明确。近期多项研究表明BRCA1在乳腺上皮细胞分化过程中起关键作用,提示BRCA1基因胚系突变对乳腺组织的特异性致癌作用及肿瘤表型偏好性可能与BRCA1胚系突变对正常乳腺组织的作用相关。本研究旨在分析BRCA1突变携带者与非携带者正常乳腺组织中上皮细胞的差异,鉴定BRCA1胚系突变乳腺癌的起源细胞,并探索异常的乳腺上皮细胞演变为乳腺癌的潜在机制。研究方法:本研究收集了 4例BRCA1突变携带者的乳腺癌组织、癌旁组织及对侧预防性切除乳腺组织,并收集了 3例非携带者的正常乳腺组织作为对照。对从这些组织中分离出的82,122个细胞进行单细胞转录组测序。同时对这4例BRCA1突变携带者的乳腺癌组织及癌旁正常组织进行全外显子组测序。为验证单细胞转录组测序结果,本研究还收集了独立的8例BRCA1突变携带者及14例非携带者的正常乳腺组织进行普通转录组测序,并对BRCA1突变携带者和非携带者的正常乳腺组织进行免疫组化及免疫荧光染色。研究结果:本研究通过在单细胞水平上分析BRCA1突变携带者乳腺癌细胞与各类型正常乳腺上皮细胞的表达谱相似度,发现三阴性乳腺癌细胞与管腔祖细胞相似度最高,而ER高表达乳腺癌细胞与管腔成熟细胞相似度最高,提示BRCA1突变三阴性乳腺癌和ER高表达乳腺癌可能分别起源于管腔祖细胞和管腔成熟细胞,并通过分析TCGA数据库中18例BRCA1胚系突变乳腺癌转录组数据验证了该结果。此外,本研究发现肿瘤起源细胞在BRCA1突变携带者乳腺组织癌变前已经出现了异常。首先是细胞比例异常,单细胞转录组数据、普通转录组数据及免疫组化结果均表明,相比于非携带者正常乳腺组织,BRCA1突变携带者正常乳腺组织中管腔祖细胞比例增加而管腔成熟细胞比例降低,提示管腔谱系分化障碍。其次是起源细胞表达谱异常,与非携带者管腔祖细胞相比,BRCA1突变携带者的管腔祖细胞中BRCA1基因和TP53基因表达量下降,并且发生上皮间质转换（epithelial-mesenchymal transition,EMT）获得间质细胞特征,而三阴性乳腺癌细胞与管腔祖细胞相比EMT通路进一步上调,提示管腔祖细胞的表达谱异常可能促进三阴性乳腺癌发生。与非携带者管腔成熟细胞相比,BRCA1突变携带者的管腔成熟细胞中GATA3基因表达量降低,并且低表达PR和TFF1等激素响应相关基因,提示BRCA1突变携带者的管腔成熟细胞分化不全,并且ER高表达乳腺癌细胞与管腔成熟细胞相比多条分化相关通路显著下调,提示管腔成熟细胞的表达谱异常可能促进了 ER高表达乳腺癌发生。结论:本研究揭示了 BRCA1胚系突变乳腺癌的肿瘤起源及肿瘤起源细胞癌变前的异常。我们发现BRCA1胚系突变三阴性乳腺癌最可能起源于管腔祖细胞。还发现在癌变前管腔祖细胞比例增多,BRCA1基因和TP53基因表达量显著下降,并且发生EMT,这些异常可能促进三阴性乳腺癌发生。而ER高表达乳腺癌最可能起源于管腔成熟细胞,癌变前管腔成熟细胞分化不全且激素相关基因低表达,这些异常可能促进ER阳性乳腺癌发生。本研究的发现有助于增进对BRCA1胚系突变乳腺癌发生机制的理解,并有助于启发我们开发预防性策略。