首个人类椎间盘单细胞图谱出炉 为椎间盘退行性疾病提供线索

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近日，我国科学家绘制的首个人类椎间盘单细胞图谱在《骨研究》杂志以封面论文的形式发表。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，旨在为椎间盘退行性疾病的防治提供重要线索。
　　据了解，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的高度复杂性，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。