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为探究 sdRNAs 在骨关节炎（OA）中的作用，中山大学附属第一医院研究人员研究 sdRNA-D43，发现其通过抑制 PINK1/Parkin 通路促进 OA，为 OA 治疗提供新方向。
骨关节炎（Osteoarthritis，OA），作为关节炎中最为常见的类型，就像关节健康的 “隐形杀手”，悄无声息地影响着无数人的生活。随着全球老龄化进程的加速，OA 患者的数量与日俱增，预计到 2030 年，它将成为导致世界高致残率的重要疾病之一。想象一下，那些深受 OA 困扰的患者，日常活动中的简单动作，如行走、上下楼梯，都可能伴随着钻心的疼痛，严重影响了他们的生活质量。
目前，虽然我们知道细胞衰老与 OA 的发展紧密相关，尤其是软骨细胞衰老，它被认为是 OA 进展的 “助推器”。但遗憾的是，调控软骨细胞衰老的分子机制却如同迷雾，让科研人员难以看清。此外，线粒体功能障碍在 OA 中扮演着重要角色，它会促使软骨细胞衰老，而线粒体自噬（mitophagy）作为清除受损线粒体、维持细胞健康的关键过程，如何有效改善软骨细胞线粒体自噬来抑制 OA 进展，也亟待解决。同时，非编码 RNA 在 OA 研究中逐渐崭露头角，可小核仁 RNA 衍生片段（snoRNA-derived fragments，sdRNAs）在 OA 中的作用却依旧是个未解之谜。
为了揭开这些谜团，中山大学附属第一医院的研究人员勇敢地踏上了探索之旅。他们围绕 sdRNA-D43 在 OA 中的作用及机制展开深入研究，试图找到治疗 OA 的新突破口。该研究成果为 OA 的治疗提供了潜在的新靶点和方向，有望为众多 OA 患者带来新的希望，相关研究发表在《Cell Death and Disease》期刊上。
在这场科研探索中，研究人员运用了多种关键技术方法。他们收集了 36 例膝关节 OA 患者的关节组织样本，将其分为未受损和受损区域，这一样本队列成为研究的重要基础。通过 sdRNA 阵列分析筛选差异表达的 sdRNAs；采用定量逆转录聚合酶链反应（qRT-PCR）、蛋白质免疫印迹（Western blot）等技术检测基因和蛋白表达水平；利用转染技术改变细胞中 sdRNA-D43、NRF1 和 WIPI2 的表达；借助免疫荧光、RNA 荧光原位杂交（FISH）等实验进行细胞内定位和相关蛋白检测；构建单碘乙酸钠（MIA）诱导的大鼠 OA 模型，在体内验证研究结果。
研究结果如下：
- sdRNA-D43 在 OA 软骨受损区域高表达且与衰老相关：研究人员通过对膝关节 OA 患者软骨样本的分析发现，与未受损区域相比，受损区域的软骨出现了明显的裂缝和损伤。利用 sdRNA 阵列分析，他们筛选出多个差异表达的 sdRNAs，其中 sdRNA-D43 在受损区域表达显著上调。进一步研究发现，sdRNA-D43 的表达与衰老标记物 CDKN2A 和 CDKN1A 的表达呈正相关，且其主要在软骨细胞的细胞质中表达。这表明 sdRNA-D43 可能在软骨细胞衰老和 OA 进展中发挥重要作用。
- 生物信息学分析预测 sdRNA-D43 潜在靶基因：通过生物信息学工具预测，研究人员发现 sdRNA-D43 的潜在靶基因与线粒体自噬相关，且功能富集和通路分析显示其可能参与调控线粒体自噬。这一发现为后续研究指明了方向，暗示 sdRNA-D43 可能通过影响线粒体自噬来调控 OA 进程。
- sdRNA-D43 调控线粒体自噬和软骨细胞衰老：研究人员通过转染 sdRNA-D43 抑制剂和模拟物，发现 sdRNA-D43 可抑制软骨细胞的线粒体自噬。转染抑制剂后，线粒体向溶酶体的运输增加，线粒体膜电位升高，活性氧（ROS）水平降低，ATP 生成增加；而转染模拟物则出现相反的结果。同时，sdRNA-D43 可促进软骨细胞衰老，转染抑制剂可减少衰老细胞的比例，转染模拟物则增加衰老细胞的比例。这一系列实验结果表明，sdRNA-D43 在软骨细胞中具有抑制线粒体自噬、促进衰老的作用。
- 确定 sdRNA-D43 的线粒体自噬相关靶基因：利用生物信息学工具预测并通过实验验证，研究人员确定 NRF1 和 WIPI2 是 sdRNA-D43 的靶基因。转染 sdRNA-D43 抑制剂可上调 NRF1 和 WIPI2 的表达，转染模拟物则下调其表达。双荧光素酶报告基因实验证实，sdRNA-D43 可直接结合 NRF1 和 WIPI2 的 3′-UTR，抑制其表达。因此，NRF1 和 WIPI2 被选定为 sdRNA-D43 的下游靶基因进行后续研究。
- NRF1 和 WIPI2 与软骨细胞衰老和 OA 进展密切相关：研究发现，NRF1 和 WIPI2 在 OA 患者软骨受损区域的表达显著降低，且与 sdRNA-D43 的表达呈负相关。随着软骨细胞衰老和 OA 严重程度的增加，NRF1 和 WIPI2 的表达逐渐减少。这进一步表明，NRF1 和 WIPI2 在软骨细胞衰老和 OA 进展中可能发挥着重要的抑制作用。
- NRF1 和 WIPI2 促进线粒体自噬并抑制软骨细胞衰老和 OA 进展：通过转染 NRF1 和 WIPI2 的小干扰 RNA（siRNA）或过表达载体，研究人员发现 NRF1 和 WIPI2 可增强 PINK1/Parkin 介导的线粒体自噬，抑制软骨细胞衰老。敲低 NRF1 或 WIPI2 会导致线粒体自噬减少，细胞衰老相关蛋白表达增加；而过表达 NRF1 或 WIPI2 则促进线粒体自噬，减少细胞衰老相关蛋白的表达。这充分证明了 NRF1 和 WIPI2 在改善线粒体自噬、抑制软骨细胞衰老和 OA 进展方面的重要作用。
- sdRNA-D43 通过 NRF1、WIPI2 及 PINK1/Parkin 通路调控软骨细胞衰老：研究证实，sdRNA-D43 通过下调 NRF1 和 WIPI2 的表达，抑制 PINK1/Parkin 介导的线粒体自噬，从而促进软骨细胞衰老。RNA 免疫沉淀（RIP）实验表明，sdRNA-D43 可与 Ago2 结合，以 Ago2 依赖的方式发挥作用。敲低 NRF1 或 WIPI2 可部分逆转 sdRNA-D43 抑制剂对线粒体自噬和细胞衰老的影响。这揭示了 sdRNA-D43 调控软骨细胞衰老的具体分子机制。
- 敲低 sdRNA-D43 可缓解 OA 进展：研究人员构建了 MIA 诱导的大鼠 OA 模型，并向关节腔内注射 sh-rat-sdRNA-D43 腺相关病毒（AAV）。结果发现，敲低 sdRNA-D43 可减轻大鼠 OA 的进展，改善软骨损伤，抑制软骨细胞衰老，促进线粒体自噬。这一结果在体内实验中进一步验证了 sdRNA-D43 在 OA 中的重要作用，为 OA 的治疗提供了潜在的靶点。
综上所述，研究人员发现 sdRNA-D43 通过双靶向 NRF1 和 WIPI2，以 Ago2 依赖的方式负向调控 PINK1/Parkin 介导的线粒体自噬通路，从而调节软骨细胞衰老和 OA 进展。这一研究首次全面揭示了 sdRNA-D43 在 OA 中的作用机制，为 OA 的诊断、预后评估提供了潜在的生物标志物，也为 OA 的治疗提供了新的靶点，有望拓宽人类衰老相关 OA 的治疗选择，为攻克这一顽疾带来新的曙光。不过，该研究也存在一定的局限性，如未探究 sdRNA-D43 对其他信号通路的调节作用，后续还需进一步深入研究。
