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新研究在单细胞水平上确定了软骨细胞中损伤诱导的分子变化

关节软骨是衬在关节表面的结缔组织。当软骨严重磨损时,会导致骨关节炎 (OA),这是一种影响全球数百万人的衰弱疾病。的关节软骨是由致密的细胞外基质(ECM)与健康软骨中发现的细胞的分布稀疏的,也被称为软骨细胞,具有不同的形式和潜在的不同的功能。深入、分子水平地了解各种软骨细胞亚群及其功能对于开发有效的软骨修复和再生方法至关重要。

到目前为止,由于在从致密软骨中分离和研究个体软骨细胞亚群方面存在技术困难,尚未对健康关节软骨中的软骨细胞进行彻底的分子分析。

劳伦斯利弗莫尔国家实验室 (LLNL) 的科学家们以单细胞分辨率对健康和受伤小鼠膝关节的关节软骨进行了分析,并确定了九种具有不同分子特征的软骨细胞亚型和这些软骨细胞中损伤诱导的早期分子变化。

这是科学家首次确定健康关节中的所有软骨细胞亚型,并对这些细胞亚群中与关节损伤相关的分子变化进行 1:1 评估。

LLNL 计算生物学家 Aimy Sebastian 说:“这项工作扩展了我们对软骨细胞异质性和软骨细胞群响应关节创伤的快速分子变化的看法,并突出了触发软骨退化的潜在机制。”

OA 是一种退行性关节疾病,影响全球 3 亿多人,通常会导致生活质量下降和残疾。尽管 OA 患病率正在上升,疾病控制中心估计到 2040 年将有多达 7800 万美国人(四分之一)患有 OA,但深入了解有助于 OA 启动的联合微结构和分子机制进展仍处于早期阶段。

“该领域缺乏足够的进展严重阻碍了早期诊断、预防和治疗 OA 的有效治疗方法的发展,”该论文的合著者、LLNL 生物学家 Gaby Loots 说。

该团队还将小鼠软骨细胞亚群与人类软骨细胞进行了比较,并评估了小鼠和人类之间分子相似性的程度。

“阐明各种软骨细胞亚型的分子和功能特征,并了解这些软骨细胞亚型与关节中其他细胞类型之间的相互作用,将极大地扩展对关节生物学和 OA 病理学的理解,”Loots 说。

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