Nature Genetics：骨骼疾病与哪些细胞和基因有关？

　　

全球大约有17亿人患有肌肉骨骼疾病，包括骨关节炎、骨质疏松症等。现有治疗手段虽能防止骨骼退化，却很少能恢复骨骼的完整性，因此目前亟需新的治疗方法。

近日，昆士兰大学、加文医学研究所和帝国理工学院等机构的研究人员绘制出调控骨形成与骨吸收的细胞和基因图谱，并发现了血管细胞在骨骼健康中发挥的关键作用。

通过将基因组测序与近50万人的数据相结合，研究团队鉴定出数百个此前未知的调控骨骼健康的基因，并发现血管周围的细胞是驱动骨修复的因素之一。

这项研究成果于7月10日发表在《Nature Genetics》杂志上，从根本上深化了我们对骨骼疾病的了解。

研究人员指出，希望这一发现能推动人们开发出重建流失骨质的新疗法，为患有骨质疏松症、骨关节炎和成骨不全症等常见及罕见骨骼疾病的人群带来希望。

共同通讯作者、加文医学研究所的Peter Croucher博士表示：“大多数人并不知道骨骼处于持续变化之中，人体的骨骼大约每10年就会更新一次。” 

“不过到目前为止，我们对控制这种骨骼更新的细胞和机制仍然了解不多。目前市面上的大多数药物仅专注于治疗骨骼疾病，而非重建已流失的骨组织，而后者对于逆转损伤至关重要。”

研究人员利用单细胞RNA测序技术，测定了骨骼中单个细胞内哪些基因处于激活状态，重点关注了硬骨与骨髓之间的交界处，这是骨骼形成与分解的关键部位。

在分析了133,942个小鼠细胞后，他们鉴定出34个细胞簇，可分为六大类，包括非造血细胞、单核细胞和巨噬细胞、中性粒细胞、造血祖细胞、B细胞以及NK细胞和T细胞。

他们还确定了每种细胞类型中活跃的基因。“令我们惊讶的是，所鉴定出的基因中超过一半此前从未被证实与维持骨骼健康有关，这是一项重大发现，”加文医学研究所的Ryan Chai博士指出。

研究人员利用该图谱鉴定出参与罕见及常见骨骼疾病的细胞，包括成骨不全症和骨质疏松症。针对后者，他们分析了英国生物样本库（UK Biobank）中近50万名参与者的遗传和骨密度数据。

分析显示，除了成骨细胞、软骨细胞和破骨细胞谱系外，内皮细胞和血管平滑肌细胞也被确认为与骨骼疾病相关。

据昆士兰大学的John Kemp博士介绍，驱动骨骼疾病的细胞包括“已知会调节骨形成和骨吸收的细胞，以及血管细胞——此前人们对这些细胞在骨骼健康中的作用认识不足”。他也是本文的共同通讯作者。

“这些数据对骨骼发育、罕见骨骼疾病、衰老以及骨骼对全身性疾病的反应具有重要意义。这一基础知识将有助于确定肌肉骨骼疾病的治疗靶点，” 作者在文中写道。

此外，这项研究还为治疗癌症开辟了新途径。“骨骼是休眠癌细胞的主要藏身之处，也是复发的常见部位，因此鉴定驱动骨骼更新的细胞和基因，也为预防癌症转移开辟了新途径，” Croucher谈道。

研究团队目前正在进一步研究新发现的骨骼调节细胞和基因的作用，希望在此基础上开发针对这些靶点的新药。

研究数据现已通过一个平台（www.musculoskeletal-genomics.org）向全球医学研究人员开放。