BONE RES 椎間盤(pán)單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜精準(zhǔn)揭示人類(lèi)椎間盤(pán)細(xì)胞亞型

本文作者：Christine Zheng

陸軍軍醫(yī)大學(xué)陸軍特色醫(yī)學(xué)中心

隨著社會(huì)老齡化程度不斷升高，導(dǎo)致椎間盤(pán)退行性疾病的發(fā)病率日漸上升，并呈年輕化趨勢(shì)。椎間盤(pán)退行性疾�。―DD）是導(dǎo)致腰腿部位疼痛的主要原因，不僅影響患者的生活質(zhì)量，而且對(duì)社會(huì)的醫(yī)療和經(jīng)濟(jì)資源帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)。

    近日，陸軍軍醫(yī)大學(xué)陸軍特色醫(yī)學(xué)中心（重慶大坪醫(yī)院）骨科 劉鵬課題組 與中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院第五醫(yī)學(xué)中心 劉兵課題組 聯(lián)合，在陸軍醫(yī)大學(xué)陸軍特色醫(yī)學(xué)中心（重慶大坪醫(yī)院） 陳林課題組 的支持下，繪制了首個(gè)人類(lèi)椎間盤(pán)細(xì)胞圖譜，在Bone Research發(fā)表了題為 Spatially defined single-cell transcriptional profiling characterizes diverse chondrocyte subtypes and nucleus pulposus progenitors in human intervertebral discs的封面研究論文。

此外，為了驗(yàn)證這種椎間盤(pán)細(xì)胞的異質(zhì)性在物種間具有高度的保守性，作者比較了人類(lèi)與大鼠間椎間盤(pán)細(xì)胞的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)多數(shù)在人類(lèi)椎間盤(pán)的細(xì)胞亞群在大鼠椎間盤(pán)中同樣存在，包括髓核祖細(xì)胞，內(nèi)皮細(xì)胞，以及周細(xì)胞。

圖1：健康人椎間盤(pán)中AF（纖維環(huán)）NP（髓核）CEP（軟骨終板）的免疫組化染色

作者通過(guò)進(jìn)一步的研究，根據(jù)功能的差異，將椎間盤(pán)軟骨細(xì)胞分為三類(lèi)：

1、調(diào)控型軟骨細(xì)胞通過(guò)活躍的生長(zhǎng)因子表達(dá)和成軟骨信號(hào)通路調(diào)控，在軟骨ECM穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用。

圖2：免疫熒光染色顯示PDGFRA/PROCR/PRRX1在人類(lèi)椎間盤(pán)細(xì)胞內(nèi)的共表達(dá)情況

隨后，作者通過(guò)流式細(xì)胞分選，將不同的細(xì)胞亞群進(jìn)行了純化富集。

圖3：免疫熒光染色揭示PROCR+ 與PROCR- 亞群中p-SMAD3的表達(dá)差異

 

綜上，該研究通過(guò)單細(xì)胞表達(dá)譜測(cè)序，首次繪制了人類(lèi)的椎間盤(pán)單細(xì)胞圖譜，在單細(xì)胞水平上定義了軟骨細(xì)胞亞群，讓我們對(duì)椎間盤(pán)細(xì)胞的異質(zhì)性有了全新認(rèn)識(shí)；并且作者在空間上對(duì)這些不同的亞群進(jìn)行了解析和定位，通過(guò)基因分析揭示了它們的調(diào)控特征。

此外，作者團(tuán)隊(duì)在髓核中鑒定得到一群具有干性潛能的祖細(xì)胞，為人類(lèi)椎間盤(pán)退行性疾病的治療提供了新的理論基礎(chǔ)。

文中組織切片的圖像主要利用奧林巴斯VS200研究級(jí)全玻片掃描系統(tǒng)獲得，該系統(tǒng)支持明場(chǎng)與熒光等五種常見(jiàn)的觀察方法，通過(guò)配置的X Line高性能物鏡，可以為用戶提供平場(chǎng)性更好的圖像；自動(dòng)聚焦和自動(dòng)樣品檢測(cè)功能可以使系統(tǒng)的拍攝效率大大提高，同時(shí)不失精準(zhǔn)；TruAI深度學(xué)習(xí)技術(shù)的強(qiáng)大功能，可以準(zhǔn)確識(shí)別出樣品的形態(tài)特征，并且可以準(zhǔn)確分割目標(biāo)區(qū)域，在簡(jiǎn)單易學(xué)的前提下幫助用戶節(jié)約分析圖像的時(shí)間。

此外，細(xì)胞的免疫熒光染色圖像主要通過(guò)奧林巴斯全新一代超高分辨轉(zhuǎn)盤(pán)共聚焦系統(tǒng)SpinSR10獲得，該系統(tǒng)具有奧林巴斯特有的超高分辨模塊，無(wú)需特殊熒光標(biāo)記染料，XY分辨率可達(dá)到110nm，輕松解析精細(xì)結(jié)構(gòu)；基于轉(zhuǎn)盤(pán)的共聚焦掃描單元可以實(shí)現(xiàn)高幀率的圖像采集，不錯(cuò)過(guò)每一個(gè)瞬間；該系統(tǒng)極低的光毒性對(duì)標(biāo)本的破壞很小，尤其適用于活細(xì)胞的觀察。

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