2月23日，國際學(xué)術(shù)期刊Advanced Science在線發(fā)表了中國科學(xué)院分子細胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生物化學(xué)與細胞生物學(xué)研究所）鄒衛(wèi)國研究組與空軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院骨科羅卓荊教授團隊的最新研究成果“Discovery and Application of Postnatal Nucleus Pulposus Progenitors Essential for Intervertebral Disc Homeostasis and Degeneration”。該研究首次通過模式動物篩選出純化的椎間盤髓核組織進行單細胞轉(zhuǎn)錄組測序分析，并通過譜系示蹤的方法首次鑒定出小鼠成體期髓核前體/祖細胞的存在，為椎間盤退變及損傷修復(fù)提供了新的治療策略。

　　隨著生活節(jié)奏的加快，椎間盤退變（IDD）所導(dǎo)致的頸肩、腰背痛是當(dāng)前社會最常見的退行性疾病，不僅帶來了巨大的社會經(jīng)濟負擔(dān)，也對飛行員、航天員等經(jīng)歷高負載作業(yè)的特殊職業(yè)人群的服役時間和工作狀態(tài)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

　　目前IDD導(dǎo)致的臨床癥狀主要通過保守治療和手術(shù)治療緩解，保守治療主要依靠抗炎、肌肉松弛劑和神經(jīng)營養(yǎng)藥物等來緩解疼痛或炎癥，脊柱融合術(shù)、人工椎間盤置換等手術(shù)治療也不能恢復(fù)椎間盤的正常生理功能，甚至導(dǎo)致脊柱的異常受力而產(chǎn)生不良后果。因此，開發(fā)新的椎間盤退變治療策略至關(guān)重要。

　　近幾十年來，干細胞作為“種子”的細胞療法取得了很大進展，這些細胞已被證明可以減緩IDD進程并促進ECM重塑。然而，椎間盤組織壓力過度負荷、營養(yǎng)缺乏的惡劣微環(huán)境對于外源性細胞很不友好，細胞療法受到很大挑戰(zhàn)。因此，能夠適應(yīng)椎間盤惡劣微環(huán)境的、椎間盤自身的干/前體細胞可能是最合適的細胞來源。

　　既往研究表明Shh能夠在椎間盤組織中特異性的標(biāo)記髓核細胞，利用Shh-Cre;TdTomato小鼠，并通過流式細胞學(xué)技術(shù)將小鼠髓核細胞分選出來后進行了單細胞轉(zhuǎn)錄組測序。測序結(jié)果顯示，小鼠髓核細胞能夠分為四大類群，其中包括UTS2R+ ProNPs，BMP7+ RegNPs，GDF5+ HomNPs和一個過渡態(tài)的中間群。

　　研究人員重點對UTS2R+ ProNPs細胞類群進行了深入研究，構(gòu)建了誘導(dǎo)型敲除的Uts2r-CreERT2;TdToamto小鼠，通過譜系示蹤發(fā)現(xiàn)，UTS2R標(biāo)記的ProNPs能夠隨著分析年齡的增長而數(shù)目增加，并且能夠增殖并且分化成BMP7+ RegNP及GDF5+ RegNPs，首次在體證實了成體期髓核前體/祖細胞的存在。此外，研究人員通過流式細胞術(shù)分析發(fā)現(xiàn)，UTS2R+ProNPs高表達間充質(zhì)干細胞等相關(guān)標(biāo)志物，并且流式分選后體外培養(yǎng)的UTS2R+ ProNPs具有克隆形成能力，并且可以向成骨、成軟骨和成脂進行三系分化，進一步證明了UTS2R+ ProNPs作為髓核前體/祖細胞的增殖和分化能力。

　　鑒于髓核前體/祖細胞的耗竭是誘發(fā)IDD發(fā)生發(fā)展的重要因素，研究人員在小鼠椎間盤退變模型中檢測了UTS2R+ ProNPs的數(shù)目變化，發(fā)現(xiàn)UTS2R+ProNPs明顯減少。在IDD臨床病人組織樣本中，通過免疫熒光染色發(fā)現(xiàn)，隨著椎間盤退變嚴(yán)重程度的增加，UTS2R+ ProNPs的數(shù)目也相對減少。這提示了在椎間盤退變的過程中伴隨著UTS2R+ ProNPs的耗竭。研究人員接下來建立了針刺損傷的IDD模型，并在損傷后移植UTS2R+ ProNPs，通過X-ray分析椎間盤高度和Safranin O組化分析，發(fā)現(xiàn)UTS2R+ ProNPs能夠有效緩解IDD進程?；趩渭毎麥y序結(jié)果，研究員還發(fā)現(xiàn)UTS2R+ ProNPs特異性分泌細胞外基質(zhì)蛋白Tenascin-C構(gòu)成自身潛在的細胞外微環(huán)境，參與維持ProNPs的黏附及活性。在針刺損傷的IDD模型，通過共同移植UTS2R+ProNPs和Tenascin-C能夠最大程度的緩解IDD的進程。

　　綜上，該研究首次在體內(nèi)鑒定出小鼠成體期髓核細胞存在前體/祖細胞亞群，擴充了椎間盤穩(wěn)態(tài)維持及退行性變的細胞學(xué)機理，并為椎間盤退變及損傷修復(fù)提供了新的種子細胞來源。

　　分子細胞卓越中心鄒衛(wèi)國研究員和空軍軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院骨科羅卓荊主任為該論文的共同通訊作者。鄒衛(wèi)國研究組博士后、空軍軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院骨科副主任醫(yī)師/副教授高博和鄒衛(wèi)國研究組博士生蔣博為該論文的共同第一作者。感謝分子細胞卓越中心孫麗明研究員、周波研究員和復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院周兆才教授對研究的幫助，感謝分子細胞卓越中心細胞分析技術(shù)平臺、分子生物學(xué)技術(shù)平臺、動物實驗技術(shù)平臺的大力支持，感謝國家基金委、科技部、中科院和上海市科委等的經(jīng)費支持。

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1002/advs.202104888