背景:干细胞对称和不对称分裂在组织发育,再生以及肿瘤发生发展中起到重要作用。虽然干细胞分裂模式的调控机理在模式动物果蝇和线虫以及哺乳动物的神经组织中得到广泛研究,但在哺乳类非神经组织或器官中,干细胞的分裂模式还很少报道。本论文中,我们通过细胞命运分析和细胞谱系追踪技术系统地研究前列腺正常发育及肿瘤发生过程中基底细胞和腔细胞的分裂模式。目的:(1)阐明前列腺正常发育以及再生过程中的基底细胞和腔细胞极性方式、细胞纺锤体定位和细胞命运决定等关键问题。(2)通过细胞谱系示踪以及基底细胞敲除小鼠研究基底细胞和腔细胞的命运发生。(3)研究Pten缺失是否通过影响基底细胞和腔细胞的细胞极性,分裂轴以及命运决定而促进前列腺肿瘤发生。材料和方法:(1)我们利用多种前列腺上皮基底细胞和腔细胞标记物的特异性抗体,细胞分裂标志物的抗体以及细胞极性的特异性抗体鉴定了基底细胞和腔细胞的极性方式以及纺锤体定位模式。(2)本研究使用多种转基因小鼠,包括前列腺基底细胞和腔细胞的谱系追踪小鼠,基底细胞谱系敲除小鼠以及前列腺特异性Pten敲除小鼠。(3)我们通过正置荧光显微镜和激光共聚焦显微镜捕捉基底细胞和腔细胞细胞命运变化。结果:第一章中,我们观察到基底细胞和腔细胞具有不同的细胞极性方式以及纺锤体定位模式。第二章中,通过细胞命运的分析证明基底细胞的水平分裂为对称式扩增分裂,而垂直分裂则为不对称分裂,产生分化的腔细胞。相比较,腔细胞只进行对称分裂,产生的子细胞都为腔细胞。谱系追踪实验进一步验证基底干细胞的双潜能性以及腔细胞的单潜能性。第三章中,我们证明在敲除Pten后,腔细胞自身的对称分裂能加速腔细胞群的扩增并使前列腺癌呈现腔表型,而转化的基底细胞仍然可进行不对称分裂产生腔细胞并诱导产生腔细胞样的前列腺肿瘤。第四章中,我们发现表达Sox2以及Trop2的腔细胞在前列腺肿瘤发生过程中都增多,通过谱系分析以及细胞分裂模式分析,证明腔细胞在谱系发生上可由基底细胞生成。结论:通过对前列腺上皮细胞分裂模式的研究,我们发现基底细胞在前列腺发育以及肿瘤发生过程中可以通过不对称分裂产生腔细胞,而腔细胞则只进行对称分裂从而维持和扩增腔细胞群。这一发现很好的解释了前列腺发育过程中的谱系发生问题,同时为鉴定前列腺癌细胞起源提供直观的细胞生物学证据。