杨晓课题组Cell Res发现肥大型软骨细胞具有多种分化潜能

　　

   军事医学科学院生物工程研究所/蛋白质组学国家重点实验室杨晓研究员领导的课题组，以“letter to the editor”的形式在最新一期的《细胞研究》（Cell Research）杂志上在线发表了题为“Osteogenic Fate of Hypertrophic Chondrocyte”的研究成果，揭示了肥大型软骨细胞向成骨细胞等多种骨骼基质细胞分化的命运。

   软骨内成骨是脊椎动物骨骼发育的主要方式，肥大型软骨细胞被认为是终末分化的软骨细胞，通过偶联软骨形成和骨形成过程而在骨骼发育中起到“引擎”的作用。长期以来，针对肥大型软骨细胞的最终命运这一重要科学问题一直存在争议：一种观点认为肥大型软骨细胞可以继续分化为成骨细胞，另一种观点则认为凋亡是其最终归宿。但因为缺乏确凿的体内遗传学证据，该争议始终未有定论。

   杨晓课题组利用多种软骨细胞特异性表达Cre重组酶的转基因小鼠，通过体内细胞谱系示踪技术在原位揭示了肥大型软骨细胞的多向分化潜能。研究显示，肥大型软骨细胞贡献了骨骼中将近30%的成骨细胞，20%的骨髓脂肪细胞以及大量的血管周间质细胞，部分细胞在分化过程中重新获得了增殖能力。

   该发现颠覆了人们对肥大型软骨细胞命运的传统认识，并提出了更多的科学问题：调节肥大型软骨细胞转分化的分子机制是什么？来源于肥大型软骨细胞的多种间质细胞在骨骼发育和稳态维持中具有什么样的生理功能？对这些问题的深入研究将为全面理解骨骼发育和稳态维持以及相关骨骼疾病发生机制提供新的理论基础。

   《细胞研究》杂志评审人认为该发现解决了领域内长期争议的关键科学问题，将对骨骼生物学领域产生重大影响。

   论文的通讯作者为杨晓研究员、杨冠副研究员和滕艳副研究员。论文的第一作者为杨冠副研究员、朱良硕士。该研究得到中国科学院营养科学研究所周斌教授、浙江大学医学院吴希美教授的大力支持和帮助。该研究得到了国家自然科学基金委、国家科技部的经费支持。

原文摘要：

Osteogenic fate of hypertrophic chondrocytes

Endochondral bone formation is largely dependent on cartilage lineage cells. The chondrocytes in growth plates continuously undergo a sequential process from proliferation to terminal hypertrophic differentiation1. Once differentiated, hypertrophic chondrocytes elicit multiple functions such as determining bone length, inducing osteogenesis as well as directing bone mineralization, and eventually disappear at the chondro-osseous junction. The fate of the terminally differentiated hypertrophic chondrocytes is conceptually important for understanding its role in endochondral bone formation. It has been debated for decades whether the terminally differentiated hypertrophic chondrocytes die by apoptosis or undergo osteogenic transdifferentiation, however, clear in vivo evidence is lacking2. Here, through lineage tracing, we provide the first in vivo evidence that the terminally differentiated hypertrophic chondrocytes are a potent source of osteoblasts, and retain multi-lineage differentiation potential.