2025-07-25
概覽(lan)介紹
上(shang)海同濟大學附屬口腔醫院研究發(fa)現，骨(gu)(gu)骼(ge)干(gan) / 祖細胞（SSPCs）分(fen)泌(mi)的(de)胰島素樣生長因子 2（IGF2）通過 STAT3 信號通路(lu)(lu)調控骨(gu)(gu)骼(ge)發(fa)育與穩態，而非(fei)成(cheng)骨(gu)(gu)細胞來源(yuan)的(de) IGF2，這一發(fa)現為(wei) Silver-Russell 綜合(he)征（SRS）相關骨(gu)(gu)骼(ge)畸(ji)形的(de)治(zhi)療提(ti)供了新(xin)靶(ba)點。針對 STAT3 的(de)激(ji)動劑（如 colivelin）可逆轉 IGF2 缺失導(dao)致的(de)骨(gu)(gu)形成(cheng)缺陷，有望成(cheng)為(wei)治(zhi)療 SRS 及其(qi)他骨(gu)(gu)骼(ge)發(fa)育異(yi)常(chang)疾病的(de)潛在藥(yao)物，為(wei)臨床干(gan)預(yu)提(ti)供了全新(xin)思(si)路(lu)(lu)。
派森諾生物為(wei)該研究(jiu)提供了單(dan)細胞 RNA 測序(xu)（scRNA-seq）分析服務(wu)，憑借精(jing)準的(de)細(xi)胞分群、基(ji)因(yin)表(biao)達圖譜(pu)繪(hui)制及細(xi)胞通訊分析(xi)技術，助力解(jie)析(xi) IGF2 在骨微環境中的(de)特異性表(biao)達模式，為研究突破(po)奠定了關鍵基(ji)礎。
研究(jiu)背景
Silver-Russell 綜合征（SRS）是罕見(jian)生(sheng)(sheng)長(chang)發(fa)育障礙病(bing)，發(fa)病(bing)率約 1/30,000-100,000，表現為(wei)生(sheng)(sheng)長(chang)遲緩、骨骼不(bu)對稱、小頜畸形等(deng)，嚴重影響生(sheng)(sheng)活質(zhi)量。約 60% 病(bing)例(li)與遺(yi)傳異常(chang)相關(guan)，胰島素樣生(sheng)(sheng)長(chang)因子 2（IGF2）基因突變是常(chang)見(jian)病(bing)因，但其調控(kong)骨骼發(fa)育的具(ju)體機制不(bu)明。
IGF2 在胚胎及(ji)出生后生長(chang)中起關鍵作(zuo)(zuo)用，敲除小鼠出生體重降(jiang) 60%，長(chang)骨發育受損。但骨骼微(wei)環(huan)境中 IGF2 的主要來源、作(zuo)(zuo)用是通過全身循環(huan)還是局部(bu)分(fen)泌實現，仍是破解 SRS 骨骼畸形機制的關鍵問題。
研究思路
研究結果
1、骨微環境(jing)中(zhong) Igf2 的單細(xi)胞表達與調控網絡
單(dan)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)轉錄組(zu)測序識別出骨(gu)髓間充質(zhi)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)的 8 個亞群(qun)，注(zhu)釋為骨(gu)骼干細(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)（BMSC-1、BMSC-2）、前成(cheng)(cheng)骨(gu)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)（Pro-OB）、成(cheng)(cheng)骨(gu)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)（OB）等成(cheng)(cheng)骨(gu)譜系(xi)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)，及軟骨(gu)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)、平滑肌細(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)等類型；定(ding)位到 Igf2 基因 高度富(fu)集于骨(gu)骼干細(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)（SSPCs） 亞群(qun)（BMSC-1、BMSC-2、Pro-OB），而成(cheng)(cheng)骨(gu)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)（OB）中表達(da)顯著降低；成(cheng)(cheng)骨(gu)譜系(xi)分(fen)(fen)(fen)(fen)化軌跡(ji)分(fen)(fen)(fen)(fen)析顯示，Igf2 表達(da)隨(sui)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)成(cheng)(cheng)熟（從 Pro-OB 向 OB 分(fen)(fen)(fen)(fen)化）逐漸下降；細(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)通(tong)(tong)訊(xun)分(fen)(fen)(fen)(fen)析揭示，SSPCs 通(tong)(tong)過 IGF 信號通(tong)(tong)路(lu) 與前成(cheng)(cheng)骨(gu)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)（Pre-OB）、軟骨(gu)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)等形(xing)成(cheng)(cheng)旁分(fen)(fen)(fen)(fen)泌調控網絡。
小(xiao)結：首次(ci)解析骨微環境中 Igf2 的(de) 細胞(bao)特異性表達模式 及互作網絡，為后續探(tan)究其對骨骼發育的(de)調控機(ji)制奠定核心線索。
2、SSPCs 來源(yuan) IGF2 缺失的小鼠(shu)骨骼表型解(jie)析
OsxCre 介導 IGF2 敲(qiao)除的 CKO 小鼠，Micro-CT 及 X-ray 示股骨(gu)(gu)皮質變薄、骨(gu)(gu)體積比(bi)下降(jiang)，骨(gu)(gu)小梁稀(xi)疏紊亂；H&E、Masson 染色(se)顯骨(gu)(gu)組織形(xing)(xing)態異常(chang)，TRAP 染色(se)及破骨(gu)(gu)標志物(wu)無差異，而成(cheng)骨(gu)(gu)標志物(wu)（OCN、OPN、ALP、PINP）及骨(gu)(gu)形(xing)(xing)成(cheng)速率顯著降(jiang)低 。
小結：通(tong)過多維度表型分(fen)析，明確SSPCs來源的(de)IGF2缺失(shi)主(zhu)要通(tong)過抑制骨形成(cheng)（而(er)非促(cu)進(jin)骨吸收）誘導(dao)骨骼(ge)畸(ji)形 ，為解(jie)析IGF2調控骨骼(ge)發育的(de)功能奠定關(guan)鍵表型基礎。
3、Prx1? 骨骼(ge)干 / 祖細胞來(lai)源 IGF2 缺失的骨骼(ge)表型驗證
Prx1Cre 介導 IGF2 敲除的 CKO 小(xiao)鼠，Micro-CT 及(ji)(ji) X-ray 顯示股(gu)骨(gu)皮質厚(hou)度、骨(gu)體積(ji)比顯著降低，骨(gu)小(xiao)梁變薄、數量減少；組織染色（H&E、Masson）及(ji)(ji)成骨(gu)標志物（OCN、OPN、ALP、PINP）檢測，均提示成骨(gu)功能受損，破骨(gu)活性無差異 。
小結(jie)：與 Osx? 細胞敲除模型協同，驗(yan)證 Prx1? SSPCs 來源的(de) IGF2 對骨形成的(de)關(guan)鍵(jian)調(diao)控(kong)作用 ，強(qiang)化 “SSPCs 是 IGF2 核(he)心分(fen)泌細胞” 的(de)結論 。
4、成骨細胞來源 IGF2 缺失的(de)骨骼表型分析
對 OcnCre 介(jie)導 IGF2 敲除的(de)小鼠，Micro-CT、X-ray 顯(xian)示(shi)股(gu)骨(gu)皮質 / 松質骨(gu)參數(shu)（Ct.Th、BV/TV 等）無差異；H&E、Masson 染色及TRAP染色，結合OCN、OPN、ALP 等成骨(gu) / 破骨(gu)標志物檢測，均未發現顯(xian)著表型變化。
小結：與SSPCs 敲除模型對(dui)比，明確(que) 成骨(gu)細胞來(lai)源的(de)IGF2不調(diao)(diao)控骨(gu)骼發育 ，進一步支撐 “SSPCs 是 IGF2 骨(gu)調(diao)(diao)控核心來(lai)源” 的(de)結論。
5、SSPCs 來源 IGF2 缺失的轉(zhuan)錄(lu)組(zu)機制解析(xi)
分選骨組(zu)織 CD200?間充質(zhi)細胞，經(jing) RNA-seq 分析差異基(ji)因，GO/KEGG 富(fu)集顯(xian)示 JAK-STAT 信號通路顯(xian)著下調 ；核心(xin)分子Stat3的 mRNA、蛋(dan)白及磷酸化水平，在 IGF2 敲(qiao)除組(zu)均顯(xian)著降低(di) 。
小結：鎖定 JAK-STAT 通路及STAT3靶點 ，揭示 IGF2 調控成骨(gu)的分子橋梁，為機制驗證奠(dian)定基礎。
6、STAT3 激(ji)動劑的骨骼修復效(xiao)應驗(yan)證
體(ti)外給 IGF2 敲(qiao)除（CKO）小鼠 BMSCs 加 colivelin，激活 p-STAT3，恢復 ALP 活性、鈣結節形成(cheng)，上調Col1a1/Alp等(deng)成(cheng)骨(gu)基因；體(ti)內(nei)注射后(hou)，CKO 小鼠股骨(gu) BV/TV、Tb.N 等(deng)骨(gu)參(can)數改(gai)善，畸形逆轉 。
小結：明確 STAT3 激動劑(ji)可挽救 IGF2 缺失的(de)骨缺陷(xian) ，既驗證機(ji)制，又(you)為(wei) SRS 治(zhi)療提供(gong)藥物靶(ba)點支(zhi)撐(cheng) 。
研(yan)究結(jie)論
本研究揭示，胰(yi)島素(su)樣生長因子 2（IGF2）主要(yao)由骨(gu)(gu)(gu)(gu)骼(ge)干 / 祖細胞(bao)（SSPCs，如 Osx?、Prx1?細胞(bao)）分(fen)泌，而非成骨(gu)(gu)(gu)(gu)細胞(bao)；其通過激活 STAT3 信號通路 調控(kong)成骨(gu)(gu)(gu)(gu)分(fen)化，維持(chi)骨(gu)(gu)(gu)(gu)骼(ge)發育與穩態。當 SSPCs 中 IGF2 缺(que)(que)失時，會引發骨(gu)(gu)(gu)(gu)骼(ge)畸形(xing)；而 STAT3 激動劑 colivelin 可(ke)逆轉該缺(que)(que)陷 。該成果明確了(le) IGF2 調控(kong)骨(gu)(gu)(gu)(gu)骼(ge)發育的(de)(de) 細胞(bao)特(te)異(yi)性和分(fen)子機制 ，為 Silver-Russell 綜合(he)征（SRS）等(deng)骨(gu)(gu)(gu)(gu)骼(ge)發育異(yi)常(chang)疾病的(de)(de)治療，提供了(le)關(guan)鍵靶點與潛在(zai)策略(lve)。
