《Journal of Inflammation Research》：ITGBL1 and RPN1 Mark a Fibrotic NP Subpopulation with Coupled Integrin Signaling and N-Glycosylation Programs in IVDD
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背景：FibroNPC是椎间盘退变(IVDD)中退变相关亚型，其标志物与免疫互作仍缺乏表征。ITGBL1与RPN1在批量研究中反复作为IVDD相关基因出现，但二者在异质性椎间盘中的具体表达位置尚未明确。方法：研究人员整合3个GEO数据集共81例批量表达谱，采用
背景：FibroNPC是椎间盘退变(IVDD)中退变相关亚型，其标志物与免疫互作仍缺乏表征。ITGBL1与RPN1在批量研究中反复作为IVDD相关基因出现，但二者在异质性椎间盘中的具体表达位置尚未明确。方法：研究人员整合3个GEO数据集共81例批量表达谱，采用LASSO、SVM-RFE与随机森林筛选，并在独立15例队列中验证；分析2个人类IVDD单细胞RNA测序(scRNA-seq)队列，进行亚聚类、特征评分与亚群贡献分析；使用CellChat、AUCell通路评分与药物预测作为探索性分析，并以IL-1β刺激人髓核细胞(HNPCs)作为体外模型。结果：机器学习将ITGBL1和RPN1确立为共识核心基因（联合AUC=0.925），独立队列支持其差异表达。单细胞定位显示两基因优先分布于FibroNPC，该状态伴随整合素/黏着斑(integrin/focal adhesion)与内质网蛋白加工/N-连接糖基化(ER protein processing/N-glycosylation)程序偶联；FibroNPCs不足NP/AF细胞五分之一，却贡献约48%的ITGBL1表达及大量纤维化转录本。CellChat推断巨噬细胞SPP1–整合素通信增强。IL-1β刺激下HNPCs中ITGBL1与RPN1在mRNA和蛋白水平均升高。结论：ITGBL1与RPN1是FibroNPC相关分子标志物，关联整合素信号与N-糖基化程序；FibroNPCs对ITGBL1及纤维化基因的不成比例贡献凸显细胞状态解析定位的重要性，治疗意义尚需功能验证。
研究背景：椎间盘退变(IVDD)是慢性腰痛的主要结构因素。健康椎间盘由髓核(NP)、纤维环(AF)和软骨终板组成，退变时NP逐渐纤维化，II型胶原与聚集蛋白聚糖减少。已有研究提示NP细胞经整合素介导机械转导维持细胞外基质(ECM)稳态，退变中纤连蛋白片段结合α5β1等整合素，激活ERK与NF-κB信号，形成降解正反馈。但哪些亚群驱动整合素介导降解、ITGBL1与RPN1这类批量标志基因究竟由哪类细胞表达仍不清楚。近年scRNA-seq揭示了FibroNPC等异质状态，但跨队列的FibroNPC标志物及其与整合素信号、N-糖基化、免疫微环境的关系尚未系统建立。因此，研究人员开展 bulk 与 scRNA-seq 多层整合分析，以明确ITGBL1与RPN1的细胞定位、相关程序及潜在互作。
关键技术方法：研究人员使用GSE23130、GSE56081、GSE70362共81例人类椎间盘批量转录组作为发现队列，GSE15227共15例作为独立外部验证队列；单细胞队列为GSE199866（4例配对NP/AF）与GSE244889（7例NP）。方法上采用limma差异分析、ComBat批次校正、LASSO、SVM-RFE、随机森林三类机器学习、Seurat v5亚聚类与Harmony批次校正、Slingshot拟时序、CellChat细胞互作、AUCell通路评分、Enrichr/DSigDB药物基因预测，以及IL-1β刺激HNPCs的qRT-PCR与Western blot验证。
研究结果：
Machine Learning Based Feature Selection and Identification of Core Genes：研究人员整合三批bulk数据并经ComBat校正后，用limma筛出差异基因，再以LASSO、SVM-RFE和随机森林交叉筛选，交集得到9个共识核心基因，其中包括ITGBL1与RPN1。
External Cohort Validation and Evaluation of the Clinical Diagnostic Model：在独立队列GSE15227中，仅ITGBL1与RPN1仍显著差异表达；逻辑回归诊断模型中ITGBL1单基因AUC=0.885，RPN1单基因AUC=0.824，两基因联合AUC=0.925，校准与决策曲线支持其作为疾病状态分子相关物而非成熟临床诊断工具。
Systemic Pathway Shifts and Immune Microenvironment Remodeling in IVDD：GSEA显示退变椎间盘富集整合素信号、N-连接糖基化生物合成、内质网蛋白加工、抗原加工提呈等通路；ssGSEA显示活化CD4 T细胞增加，ITGBL1与RPN1与髓源抑制细胞、中性粒细胞正相关，与效应记忆CD4 T细胞等适应免疫亚群负相关。
Single-Cell Analysis Localizes ITGBL1 and RPN1 to a Fibrotic NPC Subpopulation：在GSE199866中，NP/AF细胞亚聚类得到Sub_2强表达COL1A1、COL1A2、COL3A1、FN1、POSTN、LOXL1/2；ITGBL1与RPN1在Sub_2检测率明显高于其他NPC。该FibroNPC虽占NP/AF细胞不足五分之一，却贡献约48%总ITGBL1、65% COL1A1、77% POSTN、69% LOXL1与29% RPN1；拟时序中两基因随纤维化状态升高。
ITGBL1 and RPN1 are Associated with Coupled Integrin-Signaling and N-Glycosylation Programs in FibroNPCs：Sub_2具最高FibroNPC特征评分，并同时升高整合素/黏着斑模块与ER蛋白加工/N-糖基化模块。功能富集分为基质臂（collagen fibril organization、focal adhesion、integrin signaling）和分泌臂（protein N-linked glycosylation、protein processing in endoplasmic reticulum、N-Glycan biosynthesis）。CellChat显示FN1→ITGA5、COL1A2→ITGB1、CTGF→TGFBR2、ITGBL1→ITGA5等ECM–整合素对在该亚群最强；退变时Sub_2诱导COL1A1、COL1A2、COL3A1、POSTN、FN1、TGFBI、CTHR1、SPP1。
Intercellular Communication Rewiring During IVDD：Cohort I中推断互作数由125增至180，总强度由3.735升至4.625。巨噬细胞至结构细胞的SPP1–CD44、SPP1–(ITGAV+ITGB5)、SPP1–(ITGA5+ITGB1)、NAMPT–(ITGA5+ITGB1)等整合素相关对增强；SPP1、MHC-II、THY1在IVDD更活跃，提示巨噬细胞SPP1–整合素通信可能与ITGBL1富集FibroNPC相关，但属计算推断。
Cell Type Resolved Pathway Activity, Computational Drug Prediction, and in vitro Validation：AUCell显示NP/AF细胞退变后整合素信号与ECM受体互作增强，巨噬细胞NF-κB与炎症反应增强。DSigDB预测出simvastatin、lycorine等候选物；IL-1β刺激HNPCs后ITGBL1与RPN1在mRNA和蛋白水平均上调，并伴MMP13、MMP3升高。
讨论部分总结：研究人员指出，本研究价值不只在于发现ITGBL1与RPN1，更在于把两基因定位于FibroNPC，并揭示整合素信号与N-糖基化程序偶联。ITGBL1在其他器官可促纤维化或在软骨保护中起作用，本数据中则倾向参与椎间盘纤维化与分解代谢；RPN1反映分泌负荷与免疫微环境关联。FibroNPC数量不多但转录输出主导，可能是NOTCH3等多条纤维化程序汇聚的状态。局限性包括外部队列小、平台与分级异质、巨噬细胞在scRNA-seq中占比约0.3%使CellChat具探索性、体外仅单株HNPCs与单浓度IL-1β、缺原发组织与体内功能验证。
结论部分翻译：综上，研究人员将ITGBL1与RPN1鉴定为与IVDD相关的候选分子标志物，并发现两基因优先定位于具整合素/黏着斑与ER蛋白加工/N-糖基化程序的FibroNPC亚群。ITGBL1关联促纤维化、分解代谢表型，RPN1关联N-糖基化与局部免疫环境特征。CellChat进一步提示涉及结构细胞的巨噬细胞SPP1–整合素通信，但这些关系仍为计算推断。总之，这些发现将ITGBL1、RPN1与FibroNPC状态列为未来功能和机制验证的重点。
