FasL缺陷小鼠颅骨来源成骨细胞的转录组学特征：细胞外基质重构与趋化因子信号通路解析

《Scientific Data》：Expression changes in Fasl-deficient calvaria-derived osteoblasts: an RNA-seq analysis

本研究针对FasL缺陷如何影响骨稳态的分子机制这一关键问题，通过RNA-seq技术分析了gld小鼠颅骨来源成骨细胞的基因表达谱。结果显示，FasL缺失导致781个基因差异表达，其中75%的显著富集通路与ECM组织、胶原代谢及趋化因子信号相关。该研究首次系统揭示了FasL在调控成骨细胞ECM合成与非经典信号通路中的核心作用，为骨质疏松等骨代谢疾病的靶点治疗提供了新视角。数据集已公开于GEO（GSE2506081），具有重要参考价值。

　　

骨骼作为人体重要的支撑结构，其健康状态直接影响生活质量。骨质疏松症是一种以骨量减少和骨微结构破坏为特征的全身性骨病，已成为全球性的健康挑战。据统计，约23%的女性和12%的男性受其影响。骨稳态的维持依赖于成骨细胞介导的骨形成与破骨细胞介导的骨吸收之间的动态平衡。FAS配体（FASL，又称CD178）与其受体FAS（CD95）的结合可诱导破骨细胞凋亡，从而抑制骨吸收。既往研究表明，雌激素缺乏等因素导致的成骨细胞FASL表达下降与绝经后骨质疏松症的发生密切相关。然而，越来越多的证据显示，FASL的功能远不止于促凋亡，它还广泛参与细胞增殖、迁移和分化等非经典信号通路，但其在骨组织细胞外基质（ECM）代谢中的具体作用尚不明确。

为了深入探究FASL在成骨细胞基因表达调控中的作用，特别是其对ECM相关基因的影响，由Adela Kratochvilova、Martina Zapletalova、Reinhard Gruber、Eva Janeckova、Lucia Kytkova和Eva Matalova组成的研究团队在《Scientific Data》上发表了题为“Expression changes in Fasl-deficient calvaria-derived osteoblasts: an RNA-seq analysis”的研究。该研究利用Fasl基因缺陷（gld）小鼠模型，通过对颅骨来源的成骨细胞进行RNA测序（RNA-seq），系统分析了Fasl缺失引起的转录组变化，为理解FASL在骨生物学中的复杂角色提供了宝贵的公开数据资源（GEO登录号：GSE2506081）。

本研究的关键技术方法主要包括：使用3日龄野生型（WT）和Fasl基因敲除（gld）小鼠的颅骨组织，通过胶原酶和分散酶II序贯消化法分离原代成骨细胞，并在成骨诱导培养基（含抗坏血酸和β-甘油磷酸钠）中培养17天以诱导其向成熟成骨细胞分化。通过碱性磷酸酶（ALP）和茜素红染色验证分化效率。随后，提取总RNA进行文库构建，使用Illumina NextSeq 500平台进行单端测序。原始数据经过质量控制和过滤（使用Trim Galore、FastQC），去除核糖体RNA（rRNA）后，比对至小鼠参考基因组（GRCm39），并利用DESeq2软件包进行差异表达基因分析（筛选标准：|log₂FoldChange| > 1且调整后p值（P_adj） < 0.01）。通过Reactome、Gene Ontology（GO）、MatrisomeDB和Phylobone等数据库进行通路富集分析。

差异表达基因谱揭示Fasl缺失对成骨细胞的广泛影响

RNA-seq分析共检测到57,180个注释基因，其中14,856个基因有表达。与WT对照组相比，Fasl缺陷型成骨细胞中共有781个基因表达发生显著改变，包括480个上调基因和301个下调基因。这一结果清晰地表明Fasl缺失对成骨细胞的转录组产生了深远影响。

细胞外基质通路显著富集提示Fasl在骨基质代谢中的核心作用

对差异表达基因的Reactome通路分析显示，高达75%的显著富集通路与细胞外基质（ECM）的组织和代谢相关，包括胶原纤维组织、胶原生物合成与修饰、以及蛋白聚糖（如Versican和Aggrecan）的代谢。进一步通过MatrisomeDB（ECM蛋白质组数据库）分析，发现有90个差异表达基因被明确注释为ECM相关基因，其中57个上调，33个下调。这表明FASL信号通路在调控成骨细胞合成和分泌骨ECM核心成分（如胶原和非胶原蛋白）方面扮演着关键角色。

基因功能富集分析揭示非经典信号通路激活

Gene Ontology（GO）生物学过程富集分析显示，上调基因显著富集于趋化因子活性、骨矿化的正向调控以及髓鞘形成调控等条目。而下调基因则主要与生长因子活性和受体-配体活性相关。这些发现提示，在Fasl缺失的情况下，成骨细胞可能通过激活趋化因子信号等非经典通路来补偿其功能的改变，同时也影响了生长因子相关的信号网络。

Phylobone数据库验证并补充ECM相关基因集合

为了更全面地评估Fasl缺失对骨特异性ECM的影响，研究者还利用了Phylobone数据库（专注于骨ECM蛋白）。分析结果额外识别出13个与Fasl缺陷相关的ECM基因，这进一步巩固了FASL在骨基质组成调控中的重要地位。

技术验证确保数据可靠性

研究人员对实验流程进行了严格的技术验证。所有RNA样本均显示出高完整性，适合用于测序。主成分分析（PCA）表明，生物学重复样本之间具有高度相似性，并且WT组和Fasl KO组能够清晰分离，证明了实验的重复性和组间差异的显著性。此外，通过RT-qPCR对三个ECM相关基因（Alpl, Col1a1, Mmp9）的表达进行验证，结果显示其与RNA-seq数据高度一致（相关系数达0.998），充分证实了测序结果的准确性和可靠性。

综上所述，本研究通过高通量RNA测序技术，首次系统描绘了Fasl缺陷型颅骨来源成骨细胞的转录组特征。研究结果表明，FASL的缺失不仅影响成骨细胞经典的凋亡相关通路，更显著地改变了与细胞外基质合成、组装及重塑密切相关的基因表达网络，同时激活了趋化因子信号等非经典通路。这些发现深化了对FASL在骨生物学中多重功能的理解，特别是其在调控骨基质微环境方面的关键作用。所生成的公开数据集（GSE2506081）为后续研究FASL在生理及病理条件（如骨质疏松、骨再生障碍）下的分子机制提供了宝贵资源，也为开发针对骨代谢疾病的新治疗策略提供了潜在的分子靶点。