p18INK4c缺失通过上调骨桥蛋白增强骨髓间充质干细胞的成骨分化及造血支持功能

本研究针对造血干细胞(HSC)体外扩增困难这一临床挑战，发现p18INK4c缺失可重塑骨髓间充质干细胞(MSC)的生物学特性。研究人员通过基因敲除模型证实，p18-/- MSC表现出增殖加速、成骨分化增强的特征，并通过转录组分析发现骨桥蛋白(Opn)表达上调是增强造血支持功能的关键介质。该发现为开发新型HSC扩增策略和骨再生疗法提供了双重理论依据。

　　

在造血干细胞移植领域，一个长期存在的瓶颈问题是：如何在体外扩增造血干细胞时保持其自我更新能力？传统培养体系难以模拟骨髓微环境的复杂性，导致扩增后的干细胞往往失去长期造血重建能力。与此同时，骨髓间充质干细胞作为造血微环境的关键组分，其调控机制仍有许多未解之谜。来自中国医学科学院血液病医院的研究团队另辟蹊径，从细胞周期调控蛋白p18INK4c入手，揭示了该分子缺失通过骨桥蛋白(Opn)双向调控间充质干细胞命运的新机制。

研究人员采用多学科交叉的研究策略，主要运用了以下关键技术：通过基因敲除小鼠模型获取p18^-/-骨髓间充质干细胞；采用CCK-8法和群体倍增时间计算评估增殖能力；通过碱性磷酸酶染色和油红O染色分析成骨/成脂分化倾向；建立改良的鹅卵石区形成细胞(CAFC)和长期培养起始细胞(LTC-IC)共培养系统评估造血支持功能；结合RNA测序和IPA通路分析筛选关键效应分子；最后通过ELISA和功能回复实验验证Opn的介导作用。

p18缺失促进MSC增殖
通过比较野生型(WT)和p18^-/-小鼠来源的MSCs，研究发现缺失p18的细胞保持典型形态和表面标志物表达，但增殖速度显著加快，群体倍增时间缩短。通过p18基因回补实验证实，这种增殖优势是细胞自主性的。

成骨-成脂分化平衡改变
在分化潜能方面，p18^-/- MSC表现出明显的谱系偏好：成脂分化能力减弱（油红O阳性区域减少2.3倍），而成骨分化增强（碱性磷酸酶活性提高1.8倍）。这种分化偏移在体内表现为p18^-/-小鼠骨密度显著增加，并通过基因回补实验得到反向验证。

造血支持功能增强
通过建立梯度细胞数量的共培养体系，发现p18^-/- MSC对高剂量c-Kit⁺细胞的维持效果尤为突出。当接种1.6×10⁵个造血祖细胞时，CAFC数量比对照组增加2.1倍。移植实验进一步证实，p18^-/-受体小鼠骨髓中供体来源的Lin^-Sca-1⁺c-Kit⁺(LSK)细胞比例显著升高。

分子机制解析
转录组分析发现137个差异表达基因，其中分泌性磷蛋白1(Spp1/Opn)上调最显著。IPA通路分析揭示p18可能通过p53-cyclin D1-IFNGR1等多条路径调控Opn表达。实验证实p18^-/-小鼠骨髓和MSC条件培养基中Opn水平分别升高3.2倍和2.7倍。功能验证显示，外源添加Opn可使固定化MSC支持系统产生的CFU数量维持更久（6周时仍可检测，而对照组已耗竭）。

这项研究首次阐明了p18INK4c在骨髓微环境中的双重调控作用：一方面通过解除细胞周期刹车促进MSC增殖，另一方面通过上调Opn创造有利于造血干细胞维持的微环境。从转化医学角度看，该发现具有双重意义：为造血干细胞体外扩增提供了新的靶点策略——通