大阪,日本——软骨发育不全(又称短肢型侏儒症)常伴随神经系统症状及并发症,这是由于脊髓周围骨骼结构狭窄所致。尽管软骨发育不全是侏儒症的最常见病因,但其潜在机制尚未完全阐明,导致现有治疗方案效果有限。
目前,大阪大学研究团队成功构建了软骨发育不全小鼠模型,该模型深化了对正常与异常骨生长机制的理解,并指明潜在治疗靶点。研究成果即将发表于《Nature Communications》。
通过追踪细胞增殖过程,团队发现信号分子FGFR3及其下游的CREB通路对骨生长调控至关重要。生长中的骨骼存在由软骨细胞构成的"生长板",分为静止区、增殖区和肥大区三层。细胞在这些区域间迁移:进入增殖区后分裂,再于肥大区增大体积,从而实现健康骨生长。
小鼠模型显示,携带软骨发育不全相关基因突变的细胞在静止区异常积聚,其分裂模式、向增殖区迁移行为及基因表达均出现紊乱。资深作者津曲范之解释道:"研究软骨细胞分化过程的主要难点在于难以识别和分析各阶段细胞。本研究通过单细胞RNA测序技术突破此瓶颈,该方法可鉴定单个细胞的活跃基因,从而精准界定分化各阶段特征。"
对比分析突变与非突变软骨细胞后发现,关键差异集中于静止区细胞行为。此发现意义重大,因既往研究及治疗均聚焦于增殖区和肥大区细胞。首席作者土留奈奈子指出:"软骨发育不全软骨细胞中过度激活的FGFR3信号会干扰CREB通路传导。使用CREB抑制剂666-15阻断该通路后,生长板细胞信号行为恢复正常,骨长度显著增加。这表明靶向该通路的药物可能对软骨发育不全产生显著疗效。"
本研究标志着人类对骨生长过程中软骨细胞分化机制的认识取得重大突破。此外,关于FGFR3表达与CREB通路的新发现,为开发减轻软骨发育不全致残性症状的药物提供了全新靶点,未来研究有望推动相关疗法的临床应用。
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