科技日報訊 (通訊員王奕璇 記者雍黎)近日，我國科學(xué)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(fā)表。該研究是國際上首次針對人類椎間盤細胞異質(zhì)性的系統(tǒng)性研究，旨在為椎間盤退行性疾病的防治提供重要線索。
據(jù)了解，陸軍軍醫(yī)大學(xué)陸軍特色醫(yī)學(xué)中心(大坪醫(yī)院)骨科劉鵬課題組聯(lián)合解放軍總醫(yī)院第五醫(yī)學(xué)中心劉兵課題組，在陸軍特色醫(yī)學(xué)中心(大坪醫(yī)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(zhì)性和維持椎間盤穩(wěn)態(tài)的關(guān)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(zhuǎn)錄組和功能學(xué)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(zhì)量，給家庭和社會造成了沉重的負擔(dān)。為此，科學(xué)家不斷深入探索椎間盤生理學(xué)和病理學(xué)機制，尋求重建椎間盤穩(wěn)態(tài)的創(chuàng)新治療方法。然而，椎間盤細胞的高度異質(zhì)性以及微環(huán)境的高度復(fù)雜性，給椎間盤生理病理機制的探索帶來了重大挑戰(zhàn)。
既往研究發(fā)現(xiàn)，人類椎間盤存在細胞異質(zhì)性，與其生理病理事件有潛在關(guān)系。例如，椎間盤干細胞可能在椎間盤發(fā)育、損傷和修復(fù)過程中發(fā)揮關(guān)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(diào)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(huán)和終板組織，分別進行高通量單細胞轉(zhuǎn)錄組測序；對108108個椎間盤髓核、纖維環(huán)及終板組織的細胞分別進行了單細胞轉(zhuǎn)錄組測序和分析，系統(tǒng)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(fā)現(xiàn)。即：解析了椎間盤的細胞異質(zhì)性，發(fā)現(xiàn)9類細胞亞群，突破了椎間盤細胞成分單一的傳統(tǒng)認識；鑒定了多種功能各異的軟骨細胞亞群，根據(jù)胞外基質(zhì)調(diào)控特征的差異，重新定義為調(diào)控型、穩(wěn)態(tài)型和效應(yīng)型軟骨細胞；發(fā)現(xiàn)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(gòu)筑了椎間盤細胞相互作用信號調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)多種生長因子相關(guān)信號通路共同參與微環(huán)境穩(wěn)態(tài)的維持。
劉鵬介紹，人類椎間盤單細胞圖譜將為椎間盤領(lǐng)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(chǔ)，為椎間盤退行性疾病的生物治療提供重要線索。
