🤩 Journal Club | 多组学整合揭示炎症与前肥大软骨细胞驱动骨关节炎软骨退变

写在前面

个人觉得，骨关节炎（OA）的研究是骨科医生最值得去效仿的。🧐

很多研究方法都很前沿。😜

今天是最近看的多组学优秀范文，大家看看吧。😘

研究背景

骨关节炎（OA）以软骨退变为核心病理，但传统多组学方法无法解析细胞异质性。😘

本研究整合单细胞转录组（scRNA-seq）、空间转录组（Geo-seq）、GWAS和bulk RNA-seq数据，系统揭示OA膝关节软骨退变的细胞与分子机制。🧐

研究结果一

通过整合OA患者与健康对照的软骨单细胞转录组数据，系统绘制膝关节软骨细胞动态图谱：👇

图1A：实验设计涵盖8例OA患者（含负重区WB与非负重区NWB）和3例健康对照的19份软骨样本，共分析135,896个软骨细胞；

图1B：UMAP降维鉴定11个软骨细胞亚群，包括9个已知群体和2个新亚群，前炎症软骨细胞（preInfC）和炎症软骨细胞（InfC）；

图1C：preInfC（IFI27+）和InfC（CD74+/CXCL8+）在OA样本中显著富集（WB > NWB），而稳态软骨细胞（HomC）在对照组占主导；

图1D：亚群特异性标记基因热图显示ProC（BMP2+）、HTC（COL10A1+）及InfC（CD74+）的分子特征；

图1E-H：免疫组化验证标记基因空间表达，如BMP2（ProC）全层分布，IFI27（preInfC）在OA浅层区域特异性高表达。

⭐️ 结论：首次发现preInfC和InfC为OA特异性炎症相关软骨细胞，提示其在软骨退变中的潜在作用。

研究结果二

结合激光显微切割与Geo-seq技术，解析软骨四层结构（AS/SZ/MZ/DZ）的基因表达空间异质性：👇

图2A：实验流程涵盖5例样本（4例OA，1例对照）的124个空间区域测序；

图2B：OA样本中AS与SZ转录谱高度相似，提示浅层区域为炎症及ECM降解活跃区；

图2C：反卷积分析显示preHTC在OA的AS区域比例显著升高（30.3% vs 7.74%），InfC仅存在于OA的MZ；

图2D：AS/SZ区域特异性基因（如COMP、BGN）富集于ECM代谢及炎症通路，而MZ/DZ无显著功能富集。

⭐️结论：OA退变始于浅层区域，preHTC和InfC的空间扩增与疾病进展密切相关。

研究结果三

聚焦InfC/preInfC亚群，解析其分子机制及细胞间通讯网络：👇

图3A：免疫组化验证InfC标记基因CD74/GPR183在OA的SZ/MZ区域高表达；

图3B：细胞互作分析揭示OA中MIF-CD74信号通路激活，InfC作为主要受体群体；

图3C-D：qRT-PCR显示OA软骨中MIF/CD74表达上调，CD74过表达促进IL-1β/TNF炎症因子释放；

图3E-G：亚群分析发现preInfC分化为3个亚群（如preInfC-1高表达CCL14），InfC分为4个亚群（如InfC-1表达巨噬细胞标记CD68），炎症评分随分化递增。

⭐️结论：InfC通过MIF-CD74-CXCR2/4轴介导慢性炎症，为靶向治疗提供新方向。

研究结果四

解析preHTC的分子特征及其在OA中的核心作用：👇

图4A：preHTC在OA中比例显著升高（20.4% vs 8.9%），且差异基因（DEGs）数量最多；

图4B：基因互作网络显示preHTC的DEGs富集于p38 MAPK通路，促进软骨细胞凋亡；

图4C-D：preHTC分4个亚群，preHTC-2（MMP2+/COL1A1+）与ECM降解相关，preHTC-4（线粒体基因+）可能加剧氧化应激；

图4E-H：空间DEG分析显示AS/SZ区域炎症基因（BAG1/CD9）上调，免疫组化验证其表达模式。

⭐️ 结论：preHTC通过ECM代谢失调和线粒体功能障碍加速软骨退变，是潜在治疗靶点。

研究结果五

整合bulk RNA-seq与GWAS数据，解析临床与遗传机制：👇

图5A-B：反卷积显示OA患者preHTC/InfC比例升高，Scissor分析证实preHTC与OA表型强相关；

图5C-E：preFC丰度将患者分为炎症型（高IL-1β，关节狭窄严重）和非炎症型（高软骨增殖基因）；

图5F：GWAS整合显示HTC是跨人群（东亚/欧洲）的OA遗传风险关键群体（p=0.017）。

⭐️ 结论：preFC和HTC分别作为患者分型与遗传风险标志，为精准医疗提供分子依据。

总结一下