軟骨是一種生理上不可自我修復的組織，承擔著關(guān)節(jié)表面的承重和緩沖功能，其中包含有軟骨細胞。有研究發(fā)現(xiàn)，軟骨細胞的表型變化，如細胞肥大和基質(zhì)鈣化等，能夠?qū)е鹿顷P(guān)節(jié)炎軟骨退變的發(fā)生。

近日，國際權(quán)威雜志《風濕病學年鑒》刊登了一項突破性研究：北京大學生命科學院湯富酬課題組和中國人民解放軍總醫(yī)院王巖課題組合作，首次在單細胞分辨率層面對關(guān)節(jié)炎軟骨組織進行了全面分類，發(fā)現(xiàn)3種新的細胞亞型及其分子特征，并界定出對骨關(guān)節(jié)炎發(fā)病有利和不利的亞型。

該研究成果是人類向揭示骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)病機制、臨床早期診斷和有效治療邁進的一大步。

膝關(guān)節(jié)細胞也能調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律

此前發(fā)現(xiàn)的增殖性軟骨細胞、纖維性軟骨細胞、前肥大軟骨細胞和肥大軟骨細胞等4種軟骨細胞，缺乏有效的分子特征對其進行“身份”識別。因此，要了解不同軟骨細胞在骨關(guān)節(jié)炎軟骨退變進程中的作用，對軟骨細胞在分子生物學水平上的重新分類就顯得尤為重要。

據(jù)該研究論文第一作者之一、王巖課題組博士冀全博介紹，為得到單個軟骨細胞，他們對骨關(guān)節(jié)炎不同病情患者的軟骨組織取樣后，通過膠原酶的作用將細胞分散開來，再利用單細胞轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)得到每個細胞的基因表達特征，特征相似的細胞歸為一類，從而分出7種細胞亞型。

效應(yīng)性軟骨細胞、調(diào)節(jié)性軟骨細胞和穩(wěn)態(tài)性軟骨細胞是此次研究新發(fā)現(xiàn)的3種類型，并具有不同的生物學功能。“通過尋找細胞亞型特異高表達的基因，也就是確定細胞的分子特征，就可以大致確定它們的功能。”論文共同第一作者、湯富酬實驗室博士研究生鄭宇軒對科技日報記者講，“比如有些基因只在某種細胞亞型中表達，而在其他亞型中不表達，那這些基因就是這種細胞的特異表達基因。”

通過對基因功能數(shù)據(jù)庫的分析，該研究團隊發(fā)現(xiàn)，效應(yīng)軟骨細胞的高表達基因多與代謝有關(guān)，這意味著這種細胞亞型的代謝能力較強，調(diào)節(jié)軟骨細胞則與信號通路的調(diào)節(jié)作用有關(guān)，而另一類穩(wěn)態(tài)軟骨細胞的功能卻讓研究團隊有些意外。

“數(shù)據(jù)庫的輸出結(jié)果顯示，穩(wěn)態(tài)軟骨細胞的分子標志中有許多與細胞代謝、發(fā)育過程相關(guān)的基因，而且這類細胞還高表達晝夜節(jié)律基因。對于人類的晝夜節(jié)律，我們能聯(lián)想到的多是如睡眠這種與作息有關(guān)的事情，誰能料到膝關(guān)節(jié)這個用于運動的部位中，竟然有細胞會和晝夜節(jié)律產(chǎn)生關(guān)聯(lián)？”鄭宇軒說，“這也提示了骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生可能和生物鐘的紊亂存在一定關(guān)系。”

基因有利還是有害？原來它們各自為陣

分類工作完成后，又是如何將7種細胞亞型與骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)病進程聯(lián)系起來的？336個特殊基因成為連接二者的“橋梁”。

據(jù)冀全博介紹，人體有2萬多個已知基因，他們創(chuàng)建出一項用于體現(xiàn)病情的新指標后，通過構(gòu)建基因表達量與病情指標之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)有199個基因的表達量隨指標的增大而下降，有137個則相反，從而篩選出對病情有利和不利的特殊基因。

有趣的是，有利基因和不利基因在7種細胞亞型中陣地分明。在每種亞型中，表達量高的要么都是有利基因，要么都是不利基因。這意味著，細胞亞型的種類與骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)病存有某種關(guān)聯(lián)。

相應(yīng)的，屬于前一種情況的細胞被稱為“有利細胞”，后者則為“有害細胞”。此次實驗新發(fā)現(xiàn)的3種新細胞亞型屬有利細胞，其余4種為有害細胞。

這一實驗成果在臨床治療上可以發(fā)揮哪些作用？鄭宇軒接受科技日報記者采訪時表示，今后可以考慮用某種手段促進有利細胞的生成、抑制有害細胞的發(fā)育，從而有效預(yù)防和治療骨關(guān)節(jié)炎。此外，通過檢測細胞相關(guān)分泌物在人體血液中的含量，或可為骨關(guān)節(jié)炎的早期診斷提供重要參考。（實習生 劉雨亭）