厦门大学许韧教授联合多团队绘制首个椎间盘空间转录组图谱

2024-02-21

成人椎间盘（Intervertebral disc, IVD）是由三个不同但相互依赖的单元组成:位于中央部位的髓核（Nucleus pulposus, NP），外部纤维环（Annulus fibrosus, AF）和相邻椎体之间的软骨终板(cartilaginous endplates, CEP)。每种结构都由不同的细胞群体构成并显示出不同的功能特征。NP组织对IVD稳态的维持至关重要，NP细胞的功能退变和数目减少是导致IVD退行性变 (Intervertebral disc degeneration, IDD)的关键因素。虽然先前的研究已经鉴定出了许多NP前体细胞 (NP progenitor cells, NPPCs)的标记物，但是NPPCs的空间分布和分化轨迹仍不清楚。2024年2月5日，厦门大学医学院的许韧教授团队在Advanced Science杂志上在线发表了题为Characterization of the nucleus pulposus progenitor cells via spatial transcriptomics 的研究论文。该研究首次通过10x Genomics平台绘制了出生后小鼠IVD的空间转录组图谱，系统性地分析了IVD的三个重要组分标记基因和功能，并对NP和AF进行了再分群和分析。该研究结合空间转录组数据和小鼠谱系示踪，验证了多数NPPCs标记物，发现位于外周区域的少量Ctsk阳性细胞参与了NP的整个形态学构建。并且，Tie2在NP亚群中表达缺失，在生理条件和IVD退变模型中未能标记NPPCs及其后代。该研究首次建立了出生后小鼠IVD的空间转录组图谱，解析了IVD的生物空间信息。作者根据空间转录组spots的表达模式定义了NP、AF和CEP三个组分，并展示了各群的关键特征基因和功能通路。该研究聚焦NP细胞亚群。相比于NP内群，NP外群在组织动态平衡、对机械刺激的反应、软骨细胞分化和骨形态发生等方面得到富集，该群可能在调节NP稳态方面发挥重要的作用。同样，作者还对AF组织进行了再分群，描述了两个AF亚群的关键特征基因和相关功能通路。作者进一步验证已报道的NPPCs标记物的表达。该研究发现，作为骨膜干细胞、肌腱前体细胞和成熟破骨细胞的基本标记物，Ctsk在空转分析中也表达于NP的亚群。作者进一步构建了Ctsk-GFP和Ctsk-CreERT2小鼠模型，Ctsk的瞬时表达部位位于NP外周区域，而他莫昔芬诱导的Ctsk阳性谱系NP细胞向中央部位的长入表明，外周少量Ctsk阳性细胞对NP的整个形态结构作出了贡献。最后该研究指出，一直被认为是NPPCs标志物的Tie2，在3周龄小鼠IVD的NP区域表达缺失。原位杂交测序（In situ sequencing, ISS）和Tie2-Cre; Ai9小鼠谱系示踪实验显示NP区域Tie2阳性信号缺失。另外，在小鼠IVD急性退变模型中仍未检测到Tie阳性信号。厦门大学医学院许韧教授为本文的最后通讯作者；华侨大学医学院柯荣秦教授、厦门大学附属成功医院骨科黄建明主任和美国St. John’s University的Zhe-Sheng Chen教授为本文的共同通讯作者。厦门大学医学院口腔系助理教授陈宇，厦门大学医学院博士生张龙、石雪晴为该文章共同第一作者。本研究得到四川大学华西口腔医学院袁泉教授，厦门大学杨朝勇教授和美国康奈尔大学Matthew B. Greenblatt教授的帮助，以及广州基迪奥公司的技术支持。原文链接：https://med.xmu.edu.cn/info/1439/24541.htm本文仅用于学术分享，转载请注明出处。若有侵权，请联系微信：bioonSir 删除或修改！

更多内容，请访问原始网站

文中所述内容并不反映新药情报库及其所属公司任何意见及观点，如有版权侵扰或错误之处，请及时联系我们，我们会在24小时内配合处理。

机构