国际科学家团队报道，他们已成功绘制出调控骨形成与骨丢失的细胞及基因图谱，并揭示了血管细胞在骨健康中的关键作用。研究团队将基因组测序与50万例受试者的研究数据相结合，鉴定出数百种此前未知的调控骨健康的基因，同时证实血管周围细胞是骨修复的驱动因素之一。
该研究题为《骨骼疾病细胞与遗传决定因素的多尺度分析及功能验证》，发表于《自然·遗传学》（Nature Genetics）。研究团队表示，这一发现从根本上提升了学界对骨骼疾病的认知。该成果有望推动新型骨重建疗法的开发，为近半数50岁以上罹患罕见及常见骨骼疾病（包括骨质疏松症、骨关节炎、成骨不全症）的人群，以及患有罕见骨病、肿瘤骨转移的患者带来希望。
“大多数人并不清楚骨骼始终处于动态变化中，人体骨骼每10年左右就会完成一次更新，”澳大利亚加文医学研究所教授Peter Croucher博士表示，“这一过程至关重要，但截至目前，我们对调控骨转换的细胞及分子机制的认知仍十分有限。当前可用的大多数药物仅能延缓骨骼疾病进展，无法实现丢失骨的重建，而后者对于逆转骨损伤至关重要。”
调控骨健康的细胞与基因精细图谱
研究团队采用单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing）技术，检测骨组织中单个细胞的基因表达情况，重点分析了密质骨与骨髓的交界面——这是骨形成与骨吸收的核心位点。
加文医学研究所的Ryan Chai博士指出，研究团队通过分析共鉴定出34个不同的细胞类群，并明确了每类细胞的活跃表达基因。他补充道：“令我们意外的是，超过半数已鉴定的基因此前从未被证实具有维持骨健康的功能，这是一项十分重要的发现。”
研究团队利用上述图谱鉴定出了与成骨不全症、骨质疏松症等罕见及常见骨骼疾病相关的细胞。针对骨质疏松症，研究者分析了全球规模最大、信息最全面的生物样本库之一——英国生物样本库（UK Biobank）的数据。
Mater研究所副教授John Kemp博士表示，通过分析英国生物样本库中50万名受试者的遗传数据及骨密度数据，研究团队能够精准定位驱动骨骼疾病发生的细胞类群。
“这些细胞既包括已知的调控骨形成与骨丢失的细胞，也包括血管细胞——此前学界尚未充分认识到血管细胞在骨健康中的作用，”他表示。
Croucher解释道，该研究不仅为骨骼疾病，也为肿瘤治疗提供了新的治疗契机。他表示：“骨骼是休眠肿瘤细胞的主要藏匿位点，也是肿瘤复发的常见部位，因此鉴定出驱动骨转换的细胞与基因，也为预防肿瘤转移提供了新的方向。”
目前研究团队正在进一步探究新发现的骨调控细胞及基因的功能，以期开发针对这些靶点的新型药物。该研究的全部数据已通过开放获取平台向全球医学研究者公开。
专业注释
- 骨转换：骨骼持续进行的成骨-破骨动态平衡过程，维持骨结构稳定
- 单细胞RNA测序：在单个细胞水平检测基因表达谱的测序技术