Advanced Science空军军医大学&南开大学:鉴定并应用髓核前体细胞治疗椎间盘退变
2024-03-30   可研易绘 202

研究概论


椎间盘退变(IDD)是指髓核、纤维环及软骨终板等椎间盘组成结构的病理性退变,它是一系列脊柱退行性疾病发生的病理基础。随着人口老龄化和生活方式的改变,IDD所导致的颈肩、腰背痛是当前社会最常见的退行性疾病,严重影响患者生活质量,也对飞行员等特殊职业人群产生严重影响。目前椎间盘退变导致的临床症状主要通过保守治疗和手术治疗缓解,而近年来,大量研究报道以间充质干细胞为代表的细胞疗法可以有效减缓IDD进程。然而,椎间盘微环境十分恶劣,外源性干细胞在椎间盘部位的活力低,使细胞疗法受到很大挑战。因此,适应椎间盘恶劣微环境的、椎间盘自身的干/前体细胞可能是细胞疗法最合适的“种子”细胞来源。针对椎间盘退变这一临床问题,中国科学院分子细胞科学卓越创新中心邹卫国研究员团队与空军军医大学第一附属医院骨科罗卓荆教授团队以Discovery and Application of Postnatal Nucleus Pulposus Progenitors Essential for Intervertebral Disc Homeostasis and Degeneration为题在《Advanced Science》发表成果,并被选为封面文章。文章第一作者为空军军医大学西京医院高博副教授


Advanced Science

研究亮点


1.基于Shh-Cre;TdTomato小鼠,对TdTomato+髓核细胞进行了单细胞转录组测序。结果显示,小鼠髓核细胞能够分为四大类群,其中包括前体亚群UTS2R+ ProNPs,调节性亚群BMP7+ RegNPs,稳态亚群GDF5+ HomNPs和一个过渡态亚群。


2.对髓核前体细胞UTS2R+ProNPs细胞类群进行了深入研究,利用Uts2r-CreERT2;TdToamto小鼠及谱系示踪发现,UTS2R标记的ProNPs能够增殖并分化成BMP7+ RegNP及GDF5+ RegNPs,该结果首次在体证明了成体小鼠髓核前体细胞的存在。


3. 发现UTS2R+ProNPs高表达间充质干细胞等相关标志物,并且具有克隆形成能力及三系分化能力,进一步证明了UTS2R+ ProNPs作为髓核前体的增殖和分化能力。


4.进一步在小鼠IDD模型中检测了UTS2R+ProNPs的数目变化,发现UTS2R+ProNPs在IDD小鼠髓核组织中明显减少。此外,在IDD临床病人组织样本中,通过免疫荧光染色发现,随着椎间盘退变严重程度的增加,UTS2R+ProNPs的数目也相对减少,这说明髓核前体细胞的耗竭可能是影响IDD发生发展的重要因素。


5. 建立了针刺损伤的IDD模型,并在损伤后移植UTS2R+ ProNPs,通过X-ray分析椎间盘高度和Safranin O组化分析,发现UTS2R+ ProNPs能够有效缓解IDD进程。


6. 基于单细胞测序结果,还发现UTS2R+ ProNPs特异性分泌细胞外基质蛋白Tenascin-C构成自身潜在的细胞外微环境,参与维持ProNPs的黏附及活性。在针刺损伤的IDD模型,通过共同移植UTS2R+ProNPs和Tenascin-C能够最大程度的缓解IDD的进程。




第一作者


高博 副教授

空军军医大学西京医院副主任医师,副教授,医学博士,硕士硏究生导师,中囯科学院上海生命科学院博士后,美囯约翰霍普金斯医院访问学者,解放军骨科专委会基础学组委员,入选全国科协青年人才托举计划,全军优博论文获得者,受邀参加诺贝尔奖获得者大会。以第一/通讯作者发表SCI论文20篇,主持囯家自然科学基金、军队及省部级基金9项,授权国家发明专利2项。


通讯作者


邹卫国 研究员

1998年本科毕业于南开大学生物化学系,2003年中科院生物化学与细胞生物学研究所获得理学博士学位。随后在美国Scripps研究所和美国哈佛大学公共卫生学院进行博士后研究(受美国白血病淋巴瘤协会资助)。2009年获选哈佛大学公共卫生学院Yerby Fellow。2012年获聘美国康纳尔大学和纽约州立大学布法罗分校Tenure Track助理教授职位。2012年8月回中科院生物化学与细胞生物学研究所工作,任研究员,研究组长,博士生导师。获得国家自然科学基金委杰出青年科学基金资助,国家科技部基础科学重大研究计划子课题负责人,中国科学院战略性先导科技专项(B类)子课题负责人,中华医学会骨科分会再生医学青年委员会组长,中华医学会骨矿盐与骨质疏松分会基础组常委,中国生物工程学会转化医学分会常委等。


罗卓荆 教授

主任医师,教授,博士研究生导师,空军军医大学西京医院骨科主任,首位骨科“长江学者”特聘教授,军队创新工程拔尖人才,中央军委保健委员会会诊专家,国家卫生应急处置指导专家,AOSpine西京培训中心主任,中国医师协会骨科医师分会副会长,中国康复医学会脊柱脊髓专业委员会副主任委员,原中华医学会骨科学分会常务委员、基础学组组长。从事脊髓神经损伤的再生修复和脊柱退变性疾病的发病机制及临床治疗的研究。


文章信息


Discovery and Application of Postnatal Nucleus Pulposus Progenitors Essential for Intervertebral Disc Homeostasis and Degeneration


Bo Gao, Bo Jiang, Wenhui Xing, Zaiqi Xie, Zhuojing Luo, Weiguo Zou.


Adv. Sci. 2022, 9, 2104888.

https://doi.org/10.1002/advs.202104888


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