风湿病年鉴 | scRNA-seq研究揭示骨关节炎患者的半月板退变新机制

中山一院生信宝典 2022-03-29

Nature系列整合单细胞转录组学和质谱流式确定类风湿性关节炎滑膜组织中的炎症细胞状态详细解读

骨关节炎（osteoarthritis, OA）是关节外科目前最常见的退行性疾病，其中，膝关节病变占85%。国内外流行病学显示，在60岁以上的老年人中，约40%女性和20%男性会出现膝骨性关节炎相应的不适症状。随着中国人口的老龄化，骨关节炎的发生率逐渐增加，是导致中老年人群生活质量降低，医疗费用增加，残疾率升高的主要原因之一。

近年来，行膝和髋关节置换术的骨关节炎晚期患者不断增加，有研究预测，关节置换术从2005到2030年将增加174%。因此，在早期延缓OA的发生发展一直是关节外科的研究热点，寻找全新的治疗手段是诊治OA的关键问题。其中，半月板在膝关节稳定性、减震、接触力分布、关节润滑和本体感受等方面起着重要作用，而半月板退变是导致骨关节炎的重要原因之一，然而由于半月板细胞类型的多样性和相应的生物标志物暂不清楚，半月板退变的具体机制和相应的生物靶点仍不明确。

2019年12月24日，中山大学附属第一医院关节外科廖威明教授、张志奇副教授团队在骨关节炎研究方面取得重要的新进展，其研究成果《Single-cell RNA-seq analysis identifies meniscus progenitors and reveals the progression of meniscus degeneration》在线发表在《风湿病年鉴》(Annals of the Rheumatic Diseases)上。

廖威明教授、张志奇副教授团队通过对人的正常半月板及骨关节炎半月板进行单细胞测序：

发现半月板中存在一类具有祖细胞特性的细胞群并命名为半月板祖细胞（Fibrochondrocyte progenitor，FCP），该类细胞特异性高表达CD146（图一）；
通过正常半月板与OA半月板对比，确定了退变半月板细胞群比例的变化；
并发现一个只存在于退变半月板中并具有祖细胞特征的细胞群，将其命名为退变半月板祖细胞（Degenerated meniscus progenitor cells，DegP）。
进一步研究表明，FCP向DegP的分化是一个异常的分化过程，提示这可能是半月板退变发生的重要机制（图二）。IL-1β在健康半月板细胞刺激下增加DegP细胞,而TGFβ1可以抑制DegP的增加。

图一

图二

这项研究成功鉴定了半月板祖细胞，并为半月板组织工程提供了新的细胞模型，DegP的发现揭示了半月板退变的新机制，这可能是抑制半月板退变的新治疗靶点，从而为骨关节炎的治疗提供了新思路。

该研究得到了国家自然科学基金、广州市珠江科技新星等资助。