神奇鼻甲骨干细胞:打败类风湿关节炎的新希望?—— 探寻其治疗奥秘与独特基因特征

【字体: 时间:2025年02月23日 来源:Scientific Reports 3.8

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  为解决类风湿关节炎(RA)治疗难题,韩国天主教大学研究人员开展 hNTSCs 治疗 RA 小鼠的研究。结果显示 hNTSCs 有治疗潜力且存在特定基因特征。推荐阅读,助力探索 RA 治疗新方向。

  

鼻甲骨来源干细胞治疗类风湿关节炎的研究探秘


在医学的广阔领域中,类风湿关节炎(RA)就像一个难缠的 “小怪兽”,它是一种由全身自身免疫介导的关节炎,主要特征是滑膜炎。这可不是个简单的炎症,它会像 “破坏分子” 一样,对关节软骨和骨头发起攻击,造成永久性的破坏。你能想象吗?患者的关节会因为它而逐渐失去正常功能,生活质量也会大大降低。

虽然科学家们一直在努力探索 RA 的病因,但它就像一个神秘的宝藏盒,确切病因至今还是个谜。不过目前普遍认为,它和 T 细胞密切相关,各种辅助性(CD4?)T 细胞亚群在这个疾病的发病过程中 “兴风作浪”。在 RA 患者发炎的关节里,会发生很多病理变化,其中关节的不可逆破坏最为关键,这会直接导致患者关节功能受损,生活受到极大限制。而破骨细胞生成增加又是关节破坏的主要 “元凶”,同时,RA 患者患上骨质疏松的风险也更高。

面对这个 “小怪兽”,目前的治疗方法虽然不少,但都存在一些问题。现有的 RA 治疗指南推荐使用传统合成改善病情抗风湿药(csDMARDs)、生物改善病情抗风湿药(bDMARDs)和靶向合成改善病情抗风湿药(tsDMARDs)来控制疼痛和防止关节结构损伤。然而,有些 RA 患者使用这些药物后并没有达到理想的临床效果,还有些患者会出现不少不良反应。这就好比给患者的治疗之路设置了重重障碍,让医生和患者都十分头疼。

为了找到更好的治疗方法,来自韩国天主教大学首尔圣玛丽医院的研究人员在《Scientific Reports》期刊上发表了一篇名为 “Human nasal turbinate-derived stem cells ameliorate collagen-induced arthritis in mice” 的论文。他们发现,人类鼻甲骨来源干细胞(hNTSCs)对治疗类风湿关节炎有着巨大的潜力,就像是找到了打败 “小怪兽” 的新 “武器”。这一发现为 RA 的治疗带来了新的希望,可能会开启一种全新的治疗方式。

那么,研究人员是如何发现这个 “宝藏” 的呢?他们运用了多种技术方法。首先是细胞培养技术,从 20 位健康人的鼻甲骨组织中成功分离培养出了 hNTSCs;接着用了动物实验技术,构建了胶原诱导性关节炎(CIA)小鼠模型,模拟人类 RA 的发病过程;还使用了免疫荧光染色、流式细胞术、Western blot 等技术来检测细胞表面标志物和蛋白表达情况;利用微阵列分析和 RT - qPCR 技术来研究基因表达差异;同时,通过微 CT 扫描观察小鼠关节的骨质变化。这些技术就像研究人员手中的 “魔法工具”,帮助他们一步步揭开 hNTSCs 治疗 RA 的秘密。

研究人员首先对 hNTSCs 的 “能力” 进行了考察。在显微镜下,hNTSCs 呈现出成纤维细胞样的形态,有些还像细长的纺锤。把它们放在成骨分化培养基和脂肪分化培养基里培养后发现,hNTSCs 可以成功分化成骨细胞和脂肪细胞,展现出了 “多才多艺” 的一面。而且,在和人类骨髓来源干细胞(hBMSCs)的 “生长比赛” 中,hNTSCs 生长得更快。通过细胞因子阵列分析,研究人员还发现 hNTSCs 能分泌更多的生长相关致癌基因 - α(GRO - α,也叫 C - X - C 基序趋化因子配体 1,CXCL1)、骨保护素(OPG)和血管生成素等细胞因子。在检测细胞表面标志物时,发现 hNTSCs 和 hBMSCs 一样,都带有间充质干细胞的 “身份标签”,比如 CD44、CD73、CD90 和 CD105 呈阳性,而造血干细胞标志物 CD34 呈阴性。通过单细胞 RNA 测序(scRNA - seq),研究人员进一步发现 hNTSCs 能分成 11 个不同的细胞群,并且功能注释分析显示它们在细胞增殖、组织发育和修复等方面都有着重要作用。

接下来,研究人员要看看 hNTSCs 在治疗 RA 方面到底有没有真本事。他们给 CIA 小鼠分别注射了 hNTSCs、甲氨蝶呤(MTX,一种治疗 RA 的常用药,作为阳性对照)和生理盐水(作为阴性对照)。结果令人惊喜,接受 hNTSCs 和 MTX 治疗的小鼠,关节炎评分都明显下降,不过只有接受 hNTSCs 治疗的小鼠关节炎发病率也降低了。从血清检测结果来看,hNTSCs 治疗组小鼠的抗 II 型胶原抗体(IgG1 和 IgG2a)水平显著低于对照组。对小鼠踝关节进行组织学染色和微 CT 扫描后发现,hNTSCs 治疗组小鼠的关节破坏程度明显减轻,虽然骨体积和骨表面的变化还不显著,但已经能看出向好的趋势。

为了探究 hNTSCs 是如何在小鼠体内发挥作用的,研究人员进行了一系列实验。他们用 DiR 染料标记 hNTSCs,然后注射到 CIA 小鼠的踝关节中,发现 hNTSCs 在小鼠爪子里能存活 8 - 12 周,比正常人类真皮成纤维细胞(hNDFs)的存活时间长得多。在炎症环境下,用 IL - 1β 和 TNF - α 刺激 hNTSCs 后,发现它们的趋化因子受体表达增加,而且在添加趋化因子受体配体 SDF - 1 后,hNTSCs 的迁移能力显著增强。这说明 hNTSCs 不仅能在小鼠体内长时间 “驻扎”,还能朝着炎症部位 “行军”。

在免疫调节方面,研究人员发现 hNTSCs 和 hBMSCs 都能抑制 CD4?CD25? T 细胞的增殖,而且 hNTSCs 在受到 IFN - γ 刺激后,吲哚胺 2,3 - 双加氧酶(IDO)基因表达明显增加。当加入 IDO 抑制剂 1 - MT 后,hNTSCs 对 CD4?CD25? T 细胞增殖的抑制作用就减弱了,这表明 hNTSCs 是通过 IDO 来抑制 T 细胞增殖的。在破骨细胞生成实验中,研究人员发现 hNTSCs 和 hNTSC 培养基都能抑制破骨细胞的生成,而且加入抗 OPG 抗体后,这种抑制作用就消失了,说明 hNTSCs 是通过诱导 OPG 来抑制破骨细胞生成的。

最后,研究人员想找出那些具有治疗效果的 hNTSCs 有没有独特的 “基因密码”。他们把 hNTSCs 分成两组,一组对 CIA 小鼠没有治疗效果(A 组),另一组有治疗效果(B 组)。通过热图分析和微阵列差异表达基因(DEG)分析,发现 B 组 hNTSCs 有一些基因表达上调,比如 SSTR1、KRTAP1 - 5、HAS2、CXCL1 和 CPED1,还有一些基因表达下调,比如 GSTT2B、MGP、OR10G2、DCLK1、ADAMTS10、SULF2、CFD、C4B、RBP1 和 CCN5。经过 RT - qPCR 验证,HAS2、KRTAP1 - 5 和 CXCL1 等基因在 B 组 hNTSCs 中确实上调,而 GSTT2B 和 C4B 则下调。

在这篇论文的结论和讨论部分,研究人员指出,hNTSCs 在治疗类风湿关节炎方面展现出了巨大的潜力。它不仅增殖能力强,能长时间在小鼠体内存活并迁移到炎症部位,还能通过抑制效应辅助性 T 细胞增殖和破骨细胞生成来减轻关节炎症状。更重要的是,研究人员发现了具有抗关节炎作用的 hNTSCs 的特定基因特征,这为未来开发更有效的 RA 治疗方法提供了重要线索。虽然目前 MSCs 治疗 RA 的临床效果还没有得到充分证实,但这项研究为改进 MSCs 治疗指明了方向。未来,或许可以通过对 MSCs 进行基因工程改造,让它们具备这些有益的基因特征,从而提高治疗 RA 的效果,为广大 RA 患者带来新的希望。不过,目前研究还存在一些局限性,比如 RT - qPCR 的样本量较小,还需要更多的研究来进一步验证这些发现,探索这些基因特征与治疗效果之间的深层联系。但无论如何,这项研究已经为我们打开了一扇通往新治疗方法的大门,让我们对战胜类风湿关节炎这个 “小怪兽” 充满了信心。

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