首個人類椎間盤單細胞圖譜出爐 為椎間盤退行性疾病提供線索

科技日報訊 (通訊員王奕璇 記者雍黎)近日,我國科學家繪制的首個人類椎間盤單細胞圖譜在《骨研究》雜志以封面論文的形式發表。該研究是國際上首次針對人類椎間盤細胞異質性的系統性研究,旨在為椎間盤退行性疾病的防治提供重要線索。

據了解,陸軍軍醫大學陸軍特色醫學中心(大坪醫院)骨科劉鵬課題組聯合解放軍總醫院第五醫學中心劉兵課題組,在陸軍特色醫學中心(大坪醫院)陳林課題組的支持下,歷時近兩年,首次繪制了人類椎間盤單細胞圖譜,從空間上解析了細胞異質性和維持椎間盤穩態的關鍵分子事件,在單細胞水平上更新了對人類椎間盤的理解和認識,從轉錄組和功能學層面鑒定得到一群全新的髓核祖細胞(NPPC)。

椎間盤退行性疾病(DDD)是引起頸肩痛與腰腿痛的主要原因,嚴重影響患者的生活質量,給家庭和社會造成了沉重的負擔。為此,科學家不斷深入探索椎間盤生理學和病理學機制,尋求重建椎間盤穩態的創新治療方法。然而,椎間盤細胞的高度異質性以及微環境的高度復雜性,給椎間盤生理病理機制的探索帶來了重大挑戰。

既往研究發現,人類椎間盤存在細胞異質性,與其生理病理事件有潛在關系。例如,椎間盤干細胞可能在椎間盤發育、損傷和修復過程中發揮關鍵作用。但是,迄今為止仍難以精確解析人類椎間盤細胞亞群的種類、分子特征,起源及其調控機制。

科研團隊摸索出人類椎間盤單細胞分離方法后,從13—31周歲的研究人群中收集健康椎間盤,從中分離髓核、纖維環和終板組織,分別進行高通量單細胞轉錄組測序;對108108個椎間盤髓核、纖維環及終板組織的細胞分別進行了單細胞轉錄組測序和分析,系統繪制人類椎間盤單細胞圖譜。

通過解析這一圖譜,科研團隊有了四個核心發現。即:解析了椎間盤的細胞異質性,發現9類細胞亞群,突破了椎間盤細胞成分單一的傳統認識;鑒定了多種功能各異的軟骨細胞亞群,根據胞外基質調控特征的差異,重新定義為調控型、穩態型和效應型軟骨細胞;發現了一群特異表達PDGFRA和PROCR的髓核祖細胞,具有集落形成和三系分化等干性特征,具有較強再生潛能;構筑了椎間盤細胞相互作用信號調控網絡,發現多種生長因子相關信號通路共同參與微環境穩態的維持。

劉鵬介紹,人類椎間盤單細胞圖譜將為椎間盤領域的深入研究提供重要資源庫,為深度解析椎間盤生理與病理機制奠定了基礎,為椎間盤退行性疾病的生物治療提供重要線索。

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