在损伤修复过程中，对间充质基质细胞的起源组织进行定位研究

《Advanced Science》：Mapping the Tissue-of-Origins of Mesenchymal Stromal Cells in Injury Repair

骨髓间充质干细胞（BM-MSCs）与非骨髓来源的间充质干细胞（nonBM-MSCs）在组织修复中具有不同功能。通过单细胞RNA测序和基因命运追踪技术，发现BM-MSCs不参与远端器官纤维化或肿瘤相关纤维细胞的形成，而nonBM-MSCs如肌肉来源的干细胞在骨折修复中促进纤维软骨性软骨形成。BM-MSCs通过分泌CCL2调控单细胞招募至炎症部位，但未直接影响局部巨噬细胞极化。研究建立了多种组织特异性MSCs的基因标记工具，揭示了BM-MSCs和nonBM-MSCs在再生医学中的差异化作用。

　　
本研究通过开发一系列组织特异性基因标记工具，系统性地揭示了骨髓来源间充质干细胞（BM-MSCs）与非骨髓来源间充质干细胞（nonBM-MSCs）在组织修复与炎症调节中的差异化功能。研究团队创新性地构建了基于Pdgfra、Sp7和Tcf21基因的复合型追踪系统，首次实现了对MSCs的多维度命运追踪，包括空间定位、迁移能力和分泌功能。通过单细胞RNA测序结合组织特异性基因编辑技术，研究发现BM-MSCs在远端器官纤维化（如肾、肺、肝）和肿瘤微环境中几乎不发挥作用，而局部组织MSCs（如肌肉、脂肪、结肠）则通过分泌特定细胞因子和招募免疫细胞参与修复过程。

在骨纤维化模型中，BM-MSCs（通过Sp7-Dre标记）未向损伤肾脏迁移并形成成纤维细胞，而肾脏局部MSCs（通过Pdgfra-CreER标记）贡献了80%以上的Col1阳性成纤维细胞。类似地，在乳腺癌皮下移植瘤模型中，非BM-MSCs（ZsGreen标记）占肿瘤相关成纤维细胞（CAF）的79%，而BM-MSCs（tdTomato标记）未发现任何贡献。这种组织特异性分化提示MSCs的修复功能高度依赖于其微环境。

研究还发现BM-MSCs通过分泌CCL2调控全身炎症反应。在DSS诱导的结肠炎模型中，条件敲除BM-MSCs分泌的CCL2显著减轻体重下降（Δ=5.2% vs 8.7%）、缩短结肠长度（缩短率从18%降至9%）并改善病理损伤。值得注意的是，BM-MSCs的CCL2分泌并未改变局部M1/M2巨噬细胞平衡，而是通过调控单核细胞招募影响炎症进程。这为慢性纤维化疾病（如肺纤维化、肝纤维化）提供了新的治疗靶点——抑制BM-MSCs的炎症信号通路可能阻断全身性炎症向组织纤维化的转化。

在骨修复领域，肌肉来源的MSCs（通过Procr-CreER标记）被证实参与骨折修复中的纤维软骨软 callus 形成过程。流式细胞术显示约30%的αSMA阳性成纤维细胞为tdTomato阴性（即非骨髓来源），而血管内皮细胞（CD31+）的tdTomato阳性比例仅为5%，证实肌肉MSCs的定向迁移能力。这种区域特异性修复机制提示在深部创伤修复中，邻近组织MSCs的定向激活可能比系统输注更具优势。

研究还创新性地揭示了MSCs的分泌功能异质性。通过整合10种器官的scRNA-seq数据发现，BM-MSCs分泌谱显著富集 chemokines（如CCL2、CXCL12）和 stemness factors（如Lepr、Kitl），而非BM-MSCs则偏向分泌adhesion相关分子（如Col15a1）和炎症调控因子（如Il6、Il33）。这种分泌表型的分化使得BM-MSCs更倾向于调控免疫细胞迁移，而非直接参与组织修复。

在技术方法上，研究团队开发了多组学联用策略：首先利用Pdgfra-CreER实现MSCs的泛癌标记，再通过Sp7-Dre区分骨髓源性与非骨髓源性群体，最后结合Tcf21-CreER实现器官特异性追踪。这种三级标记系统使研究者能够精准分离不同来源的MSCs，突破了传统标记物特异性不足的瓶颈。例如在肾纤维化模型中，通过Pdgfra-CreER筛选出CD45- Ter119- CD31- PDGFRα+的MSC亚群，结合Sp7-Dre标记进一步区分了骨髓前体细胞（Sp7+）与肾脏固有MSCs（Sp7-），确保了实验组别的纯净度。

实验设计上，研究采用多种疾病模型进行对照验证：1）单侧输尿管梗阻（UUO）诱导肾纤维化；2）博来霉素（bleomycin）诱导肺纤维化；3）CCl4诱导肝纤维化；4）AOM/DSS诱导结肠癌模型；5）BaCl2诱导肌肉损伤。通过横向比较发现，在所有纤维化模型中，BM-MSCs（tdTomato+）均未检测到向纤维化组织的定向迁移，而nonBM-MSCs（ZsGreen+）的贡献率均超过70%。这种一致性的结果排除了实验误差，有力支持了BM-MSCs的远程调控作用假说。

机制解析方面，研究首次阐明BM-MSCs的CCL2分泌具有时空特异性：在稳态下，BM-MSCs通过CXCL12维持造血干细胞 niche的稳定；当遭遇组织损伤时，CXCL12表达下降而CCL2、CCL5等趋化因子表达上调，形成"推-拉"效应——既排除自身被招募，又吸引外周免疫细胞参与修复。这种动态平衡的调控网络在免疫介导的纤维化疾病（如系统性硬化症）中具有特别意义。

研究还发现非BM-MSCs的分泌谱具有器官特异性：结肠MSCs通过TLR4-p38MAPK-Cox2通路抑制M1型巨噬细胞极化（抑制效率达40%），而脂肪MSCs则通过分泌IL-10促进M2型极化。这种差异化的免疫调控能力解释了为何BM-MSCs无法替代局部MSCs完成特定器官的修复。

该研究的重要突破体现在三个方面：1）建立首个MSCs命运追踪的多维度标记系统，解决了长期困扰研究界的特异性标记难题；2）揭示BM-MSCs的远程调控机制，其分泌的CCL2可招募单核细胞至远端炎症部位，形成"全身炎症-局部纤维化"的级联反应；3）发现组织特异性MSCs的再生潜力阈值，例如肌肉MSCs对骨修复的贡献率高达27%，但无法有效修复肝纤维化，这为靶向治疗提供了理论依据。

未来研究方向建议：1）开发MSCs的实时动态追踪系统，结合单细胞代谢组学解析其功能转变机制；2）探索BM-MSCs与循环免疫细胞的对话网络，特别是CXCL12-CXCR4轴在纤维化中的调控作用；3）建立器官特异性MSCs的体外类器官模型，模拟体内微环境进行功能验证。这些方向的突破将推动再生医学从"细胞替代"向"精准调控"的范式转变。

在应用转化层面，研究提出的"双靶向"治疗策略值得深入探索：对于以系统性炎症为特征的纤维化疾病（如肺纤维化），应优先阻断BM-MSCs的CCL2分泌；而对于局部组织损伤（如骨折、肌腱损伤），则需激活邻近MSCs的修复程序。这种分阶段、分层次的治疗策略可能解决现有MSC疗法的两大痛点——免疫原性和功能特异性不足的问题。

总之，本研究通过技术创新和机制解析，系统阐明了MSCs在组织修复中的分布式功能网络，为个性化MSC治疗提供了理论框架。其揭示的BM-MSCs远程调控机制，特别在纤维化疾病中的双重作用（促炎与抗纤维化），为开发新型抗纤维化药物提供了关键靶点，具有显著的转化医学价值。