2025-07-28
概覽介紹
上(shang)海(hai)同濟大學附屬口腔醫(yi)院研究發(fa)現，骨(gu)(gu)骼干(gan) / 祖細胞（SSPCs）分泌的(de)(de)胰(yi)島素樣(yang)生長因(yin)子 2（IGF2）通過 STAT3 信號通路調控骨(gu)(gu)骼發(fa)育與穩態，而非成骨(gu)(gu)細胞來源的(de)(de) IGF2，這一發(fa)現為(wei) Silver-Russell 綜(zong)合(he)征（SRS）相關骨(gu)(gu)骼畸形的(de)(de)治療(liao)提供了(le)新靶點。針對 STAT3 的(de)(de)激(ji)動劑（如 colivelin）可逆(ni)轉(zhuan) IGF2 缺失導致的(de)(de)骨(gu)(gu)形成缺陷，有(you)望(wang)成為(wei)治療(liao) SRS 及其他(ta)骨(gu)(gu)骼發(fa)育異常疾(ji)病的(de)(de)潛在(zai)藥物，為(wei)臨床干(gan)預提供了(le)全新思路。
派森諾生物(wu)為該研究提供了(le)單(dan)細胞(bao) RNA 測序（scRNA-seq）分析服(fu)務，憑借(jie)精準的細胞分(fen)群、基(ji)因表達圖譜繪制及(ji)細胞通訊分(fen)析(xi)技術，助力解析(xi) IGF2 在骨微(wei)環境中的特異性表達模式(shi)，為研究突破奠定了關鍵基(ji)礎。
研究背景
Silver-Russell 綜(zong)合(he)征（SRS）是(shi)罕見(jian)生長(chang)發育障礙病(bing)，發病(bing)率約 1/30,000-100,000，表(biao)現為(wei)生長(chang)遲(chi)緩、骨骼不對稱、小頜畸形等(deng)，嚴重(zhong)影響(xiang)生活質(zhi)量。約 60% 病(bing)例與遺傳異常相關，胰島素(su)樣(yang)生長(chang)因子(zi) 2（IGF2）基因突(tu)變是(shi)常見(jian)病(bing)因，但其調控骨骼發育的具體(ti)機制不明。
IGF2 在胚胎及出生(sheng)后(hou)生(sheng)長(chang)中起關鍵作用，敲除小鼠出生(sheng)體重降 60%，長(chang)骨發(fa)育受損。但骨骼微環境中 IGF2 的主要(yao)來源、作用是(shi)通過全身循環還是(shi)局部(bu)分泌(mi)實現，仍(reng)是(shi)破解 SRS 骨骼畸形機制的關鍵問題。
研(yan)究思路
研(yan)究(jiu)結果
1
骨(gu)微環境中 Igf2 的單細(xi)胞表(biao)達與調(diao)控網絡
單細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)轉錄組測序識別出(chu)骨(gu)(gu)(gu)(gu)髓間充質細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)的 8 個(ge)亞群，注釋為骨(gu)(gu)(gu)(gu)骼干(gan)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)（BMSC-1、BMSC-2）、前成骨(gu)(gu)(gu)(gu)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)（Pro-OB）、成骨(gu)(gu)(gu)(gu)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)（OB）等成骨(gu)(gu)(gu)(gu)譜系(xi)(xi)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)，及軟骨(gu)(gu)(gu)(gu)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)、平(ping)滑肌細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)等類(lei)型；定位到 Igf2 基(ji)因 高度富集于骨(gu)(gu)(gu)(gu)骼干(gan)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)（SSPCs） 亞群（BMSC-1、BMSC-2、Pro-OB），而成骨(gu)(gu)(gu)(gu)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)（OB）中表(biao)達顯著降低(di)；成骨(gu)(gu)(gu)(gu)譜系(xi)(xi)分化(hua)軌跡分析顯示，Igf2 表(biao)達隨細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)成熟（從 Pro-OB 向 OB 分化(hua)）逐漸下降；細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)通(tong)訊分析揭示，SSPCs 通(tong)過 IGF 信(xin)號通(tong)路(lu) 與前成骨(gu)(gu)(gu)(gu)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)（Pre-OB）、軟骨(gu)(gu)(gu)(gu)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)等形(xing)成旁分泌(mi)調控網絡(luo)。
小結：首次解析骨(gu)微(wei)環(huan)境中 Igf2 的 細胞特異性表達模(mo)式(shi) 及互作網(wang)絡，為后(hou)續探究(jiu)其對骨(gu)骼發育的調控機制奠定核心線(xian)索。
2
SSPCs 來源 IGF2 缺失的小鼠骨骼表型解析
OsxCre 介導 IGF2 敲除的 CKO 小鼠，Micro-CT 及 X-ray 示股(gu)骨(gu)皮質變薄、骨(gu)體積比(bi)下(xia)降，骨(gu)小梁稀疏(shu)紊亂；H&E、Masson 染(ran)色顯骨(gu)組織形態異常，TRAP 染(ran)色及破(po)骨(gu)標志(zhi)物無(wu)差(cha)異，而成骨(gu)標志(zhi)物（OCN、OPN、ALP、PINP）及骨(gu)形成速率顯著(zhu)降低 。
小結：通過多(duo)維度表型分析(xi)，明確(que)SSPCs來源的(de)IGF2缺失主(zhu)要(yao)通過抑制(zhi)骨(gu)(gu)形(xing)成（而非促進骨(gu)(gu)吸收）誘導骨(gu)(gu)骼(ge)畸(ji)形(xing) ，為解析(xi)IGF2調控(kong)骨(gu)(gu)骼(ge)發育(yu)的(de)功能奠定關(guan)鍵表型基礎。
3
Prx1? 骨(gu)骼干 / 祖細(xi)胞來源 IGF2 缺(que)失的骨(gu)骼表型驗證
Prx1Cre 介導 IGF2 敲除的 CKO 小鼠，Micro-CT 及(ji) X-ray 顯(xian)示股骨(gu)皮質(zhi)厚度、骨(gu)體積比(bi)顯(xian)著降低(di)，骨(gu)小梁(liang)變薄、數(shu)量減少；組織染色（H&E、Masson）及(ji)成骨(gu)標志(zhi)物（OCN、OPN、ALP、PINP）檢測(ce)，均提(ti)示成骨(gu)功能受(shou)損，破(po)骨(gu)活性無(wu)差異 。
小結：與 Osx? 細胞(bao)敲(qiao)除模型(xing)協同(tong)，驗(yan)證 Prx1? SSPCs 來源的 IGF2 對骨形成的關鍵調控(kong)作用 ，強化(hua) “SSPCs 是 IGF2 核心分泌細胞(bao)” 的結論(lun) 。
4
成(cheng)骨細胞來源 IGF2 缺失的(de)骨骼表型(xing)分(fen)析
對 OcnCre 介導(dao) IGF2 敲(qiao)除的(de)小鼠，Micro-CT、X-ray 顯示股骨皮質 / 松質骨參(can)數（Ct.Th、BV/TV 等(deng)）無(wu)差異；H&;E、Masson 染色(se)及TRAP染色(se)，結合(he)OCN、OPN、ALP 等(deng)成骨 / 破骨標(biao)志物檢(jian)測，均未(wei)發現顯著表(biao)型變化。
小結：與SSPCs 敲除模型對比，明確 成(cheng)骨(gu)細胞(bao)來源的IGF2不調控骨(gu)骼發育(yu) ，進一(yi)步支撐 “SSPCs 是 IGF2 骨(gu)調控核心來源” 的結論。
5
SSPCs 來(lai)源 IGF2 缺失的轉錄組機制(zhi)解(jie)析
分(fen)選骨組(zu)織(zhi) CD200?間充質(zhi)細胞，經 RNA-seq 分(fen)析差異基(ji)因，GO/KEGG 富集顯示 JAK-STAT 信號通路顯著下調 ；核心分(fen)子Stat3的(de) mRNA、蛋白及磷酸(suan)化(hua)水平，在 IGF2 敲除組(zu)均顯著降低 。
小結(jie)：鎖定(ding) JAK-STAT 通路及STAT3靶(ba)點 ，揭(jie)示 IGF2 調(diao)控成骨(gu)的(de)分子(zi)橋梁，為機制驗證奠(dian)定(ding)基(ji)礎。
6
STAT3 激(ji)動劑的骨骼修復效應驗證
體(ti)(ti)外給 IGF2 敲除（CKO）小鼠 BMSCs 加 colivelin，激活 p-STAT3，恢復(fu) ALP 活性(xing)、鈣(gai)結節形(xing)成(cheng)，上調Col1a1/Alp等(deng)成(cheng)骨基因(yin)；體(ti)(ti)內注射后，CKO 小鼠股骨 BV/TV、Tb.N 等(deng)骨參數(shu)改善(shan)，畸形(xing)逆轉 。
小結：明確 STAT3 激動劑可挽救 IGF2 缺失的骨缺陷 ，既驗(yan)證機制，又為(wei) SRS 治(zhi)療提供(gong)藥物靶點支(zhi)撐(cheng) 。
研究結論
本研究揭示，胰島素樣生長因子(zi) 2（IGF2）主要由骨骼(ge)干 / 祖細(xi)胞(bao)(bao)（SSPCs，如(ru) Osx?、Prx1?細(xi)胞(bao)(bao)）分(fen)泌，而(er)非(fei)成(cheng)骨細(xi)胞(bao)(bao)；其通(tong)過激(ji)活 STAT3 信號(hao)通(tong)路 調控成(cheng)骨分(fen)化(hua)，維持骨骼(ge)發(fa)育(yu)(yu)(yu)與穩態。當 SSPCs 中 IGF2 缺(que)失時(shi)，會引發(fa)骨骼(ge)畸形；而(er) STAT3 激(ji)動劑 colivelin 可逆轉該缺(que)陷(xian) 。該成(cheng)果明確了 IGF2 調控骨骼(ge)發(fa)育(yu)(yu)(yu)的 細(xi)胞(bao)(bao)特異(yi)性(xing)和(he)分(fen)子(zi)機制(zhi) ，為 Silver-Russell 綜合征（SRS）等骨骼(ge)發(fa)育(yu)(yu)(yu)異(yi)常(chang)疾病的治療，提供了關鍵(jian)靶點(dian)與潛(qian)在(zai)策略。
