軟骨是一種生理上不可自我修復(fù)的組織，承擔(dān)著關(guān)節(jié)表面的承重和緩沖功能，其中包含有軟骨細(xì)胞。有研究發(fā)現(xiàn)，軟骨細(xì)胞的表型變化，如細(xì)胞肥大和基質(zhì)鈣化等，能夠?qū)е鹿顷P(guān)節(jié)炎軟骨退變的發(fā)生。

近日，國(guó)際權(quán)威雜志《風(fēng)濕病學(xué)年鑒》刊登了一項(xiàng)突破性研究：北京大學(xué)生命科學(xué)院湯富酬課題組和中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院王巖課題組合作，首次在單細(xì)胞分辨率層面對(duì)關(guān)節(jié)炎軟骨組織進(jìn)行了全面分類，發(fā)現(xiàn)3種新的細(xì)胞亞型及其分子特征，并界定出對(duì)骨關(guān)節(jié)炎發(fā)病有利和不利的亞型。

該研究成果是人類向揭示骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)病機(jī)制、臨床早期診斷和有效治療邁進(jìn)的一大步。

膝關(guān)節(jié)細(xì)胞也能調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律

此前發(fā)現(xiàn)的增殖性軟骨細(xì)胞、纖維性軟骨細(xì)胞、前肥大軟骨細(xì)胞和肥大軟骨細(xì)胞等4種軟骨細(xì)胞，缺乏有效的分子特征對(duì)其進(jìn)行“身份”識(shí)別。因此，要了解不同軟骨細(xì)胞在骨關(guān)節(jié)炎軟骨退變進(jìn)程中的作用，對(duì)軟骨細(xì)胞在分子生物學(xué)水平上的重新分類就顯得尤為重要。

據(jù)該研究論文第一作者之一、王巖課題組博士冀全博介紹，為得到單個(gè)軟骨細(xì)胞，他們對(duì)骨關(guān)節(jié)炎不同病情患者的軟骨組織取樣后，通過(guò)膠原酶的作用將細(xì)胞分散開(kāi)來(lái)，再利用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)得到每個(gè)細(xì)胞的基因表達(dá)特征，特征相似的細(xì)胞歸為一類，從而分出7種細(xì)胞亞型。

效應(yīng)性軟骨細(xì)胞、調(diào)節(jié)性軟骨細(xì)胞和穩(wěn)態(tài)性軟骨細(xì)胞是此次研究新發(fā)現(xiàn)的3種類型，并具有不同的生物學(xué)功能。“通過(guò)尋找細(xì)胞亞型特異高表達(dá)的基因，也就是確定細(xì)胞的分子特征，就可以大致確定它們的功能?！闭撐墓餐谝蛔髡摺怀陮?shí)驗(yàn)室博士研究生鄭宇軒對(duì)科技日?qǐng)?bào)記者講，“比如有些基因只在某種細(xì)胞亞型中表達(dá)，而在其他亞型中不表達(dá)，那這些基因就是這種細(xì)胞的特異表達(dá)基因?！?/p>

通過(guò)對(duì)基因功能數(shù)據(jù)庫(kù)的分析，該研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，效應(yīng)軟骨細(xì)胞的高表達(dá)基因多與代謝有關(guān)，這意味著這種細(xì)胞亞型的代謝能力較強(qiáng)，調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞則與信號(hào)通路的調(diào)節(jié)作用有關(guān)，而另一類穩(wěn)態(tài)軟骨細(xì)胞的功能卻讓研究團(tuán)隊(duì)有些意外。

“數(shù)據(jù)庫(kù)的輸出結(jié)果顯示，穩(wěn)態(tài)軟骨細(xì)胞的分子標(biāo)志中有許多與細(xì)胞代謝、發(fā)育過(guò)程相關(guān)的基因，而且這類細(xì)胞還高表達(dá)晝夜節(jié)律基因。對(duì)于人類的晝夜節(jié)律，我們能聯(lián)想到的多是如睡眠這種與作息有關(guān)的事情，誰(shuí)能料到膝關(guān)節(jié)這個(gè)用于運(yùn)動(dòng)的部位中，竟然有細(xì)胞會(huì)和晝夜節(jié)律產(chǎn)生關(guān)聯(lián)？”鄭宇軒說(shuō)，“這也提示了骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生可能和生物鐘的紊亂存在一定關(guān)系。”

基因有利還是有害？原來(lái)它們各自為陣

分類工作完成后，又是如何將7種細(xì)胞亞型與骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)病進(jìn)程聯(lián)系起來(lái)的？336個(gè)特殊基因成為連接二者的“橋梁”。

據(jù)冀全博介紹，人體有2萬(wàn)多個(gè)已知基因，他們創(chuàng)建出一項(xiàng)用于體現(xiàn)病情的新指標(biāo)后，通過(guò)構(gòu)建基因表達(dá)量與病情指標(biāo)之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)有199個(gè)基因的表達(dá)量隨指標(biāo)的增大而下降，有137個(gè)則相反，從而篩選出對(duì)病情有利和不利的特殊基因。

有趣的是，有利基因和不利基因在7種細(xì)胞亞型中陣地分明。在每種亞型中，表達(dá)量高的要么都是有利基因，要么都是不利基因。這意味著，細(xì)胞亞型的種類與骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)病存有某種關(guān)聯(lián)。

相應(yīng)的，屬于前一種情況的細(xì)胞被稱為“有利細(xì)胞”，后者則為“有害細(xì)胞”。此次實(shí)驗(yàn)新發(fā)現(xiàn)的3種新細(xì)胞亞型屬有利細(xì)胞，其余4種為有害細(xì)胞。

這一實(shí)驗(yàn)成果在臨床治療上可以發(fā)揮哪些作用？鄭宇軒接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)表示，今后可以考慮用某種手段促進(jìn)有利細(xì)胞的生成、抑制有害細(xì)胞的發(fā)育，從而有效預(yù)防和治療骨關(guān)節(jié)炎。此外，通過(guò)檢測(cè)細(xì)胞相關(guān)分泌物在人體血液中的含量，或可為骨關(guān)節(jié)炎的早期診斷提供重要參考。（實(shí)習(xí)生 劉雨亭）