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首个人类椎间盘单细胞图谱亮相 助力医学研究

首个人类椎间盘单细胞图谱亮相 助力医学研究
2021-12-05 08:53:49 来源:科技日报
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一个旨在为椎间盘退行性疾病的防治提供重要线索的人类椎间盘单细胞图谱由中国军医完成。8月16日,该科研成果在我国《骨研究》杂志以封面论文的形式发表,影响因子13.567。该研究是国际上首次针对人类椎间盘细胞异质性的系统性研究。

据了解,该科研成果由陆军军医大学陆军特色医学中心军事医学培养计划、国家自然科学基金、重庆市博新计划、创伤烧伤与复合伤国家重点实验室优青基金等多个基金项目资助。陆军军医大学陆军特色医学中心(大坪医院)骨科刘鹏课题组联合解放军总医院第五医学中心刘兵课题组,在陆军特色医学中心(大坪医院)陈林课题组的支持下,历时近两年,首次绘制了人类椎间盘单细胞图谱,从空间上解析了细胞异质性和维持椎间盘稳态的关键分子事件,在单细胞水平上更新了对人类椎间盘的理解和认识,从转录组和功能学层面鉴定得到一群全新的髓核祖细胞(NPPC)。

椎间盘退行性疾病(DDD)是引起颈肩痛与腰腿痛的主要原因,严重影响患者的生活质量,给家庭和社会造成了沉重的负担。为此,科学家不断深入探索椎间盘生理学和病理学机制,寻求重建椎间盘稳态的创新治疗方法。然而,椎间盘细胞的高度异质性以及微环境高度复杂性,给椎间盘生理病理机制的探索带来了重大挑战。

既往研究发现,人类椎间盘存在细胞异质性,与其生理病理事件有潜在关系。例如,椎间盘干细胞可能在椎间盘发育、损伤和修复过程中发挥关键作用。但是,迄今为止仍难以精确解析人类椎间盘细胞亚群的种类、分子特征,起源及其调控机制。

科研团队摸索出人类椎间盘单细胞分离方法后,从13-31周岁的研究人群中收集健康椎间盘,从中分离髓核、纤维环和终板组织,分别进行高通量单细胞转录组测序;对108108个椎间盘髓核、纤维环及终板组织的细胞分别进行了单细胞转录组测序和分析,系统绘制人类椎间盘单细胞图谱。

通过解析这一图谱,科研团队有了四个核心发现。即:解析了椎间盘的细胞异质性,发现9类细胞亚群,突破了椎间盘细胞成分单一的传统认识;鉴定了多种功能各异的软骨细胞亚群,根据胞外基质调控特征的差异,重新定义为调控型、稳态型和效应型软骨细胞;发现了新型髓核祖细胞:发现了一群特异表达PDGFRA和PROCR的髓核祖细胞,具有集落形成和三系分化等干性特征,具有较强再生潜能;构筑了椎间盘细胞相互作用信号调控网络,发现多种生长因子相关信号通路共同参与微环境稳态的维持。

刘鹏介绍,人类椎间盘单细胞图谱将为椎间盘领域的深入研究提供重要资源库,为深度解析椎间盘生理与病理机制奠定了基础,为椎间盘退行性疾病的生物治疗提供重要线索。(通讯员 王奕璇 记者 雍黎)

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