研究鉴定骨折修复专职干细胞类群
近日，中国科学院分子细胞科学卓越创新中心发现在骨外膜纤维层中驻留着一群特异性表达Angptl7的静息态骨骼干细胞亚群。这群细胞在出生后的骨骼发育及维持中几乎不发挥直接成骨作用，但在响应骨折损伤后迅速激活，并通过软骨内成骨途径介导骨再生。
研究人员借助单细胞转录组测序技术，揭示了骨外膜骨骼干/祖细胞的异质性，并发现其存在两个亚群——一群特异性高表达Angptl7和Cdkn1c、一群高表达Postn和Sp7。研究通过对这两群细胞的差异基因富集分析发现，Angptl7+细胞更高表达干细胞维持相关基因，而Postn+细胞更高表达成骨分化、骨形成相关基因。因此，研究推测，Postn+细胞是负责稳态骨维持的细胞类群，而Angptl7+细胞的功能及命运则引起科研人员的关注。
为了检测Angptl7+细胞在骨骼上的分布及命运转归，研究构建了Angptl7-mScarlet实时荧光报告小鼠、Angptl7-CreER;Rosa26-Ai9诱导型谱系示踪小鼠。两种小鼠模型表明，Angptl7+细胞特异性定位于骨外膜纤维层，不存在于皮质骨、骨小梁、骨髓、生长板等其他骨骼部位。转录组分析结合流式细胞术分析显示，Angptl7+细胞表达骨骼干细胞相关细胞表面标志物。体外克隆形成实验、三系诱导分化实验及体内标签保留实验也证明，Angptl7谱系细胞满足骨骼干细胞的基本特性。但是，基于Angptl7-CreER;Rosa26-Ai9;Col1a1-GFP工具小鼠的不同时期谱系示踪实验表明，Angptl7谱系细胞几乎不参与稳态下的骨形成，而是长期驻留在骨外膜。
研究对骨折损伤修复过程中的Angptl7谱系细胞进行了体内示踪，发现Angptl7谱系细胞在损伤后会大量扩增，并通过软骨内成骨途径介导骨再生。长时程的谱系示踪分析发现，Angptl7谱系细胞在骨折损伤后，参与再生整个骨结构，包括骨外膜纤维层、骨外膜形成层、骨皮质、骨内膜以及骨髓间质细胞。同时，研究通过细胞清除小鼠模型及条件性基因敲除小鼠模型发现，Angptl7谱系细胞对骨折损伤修复至关重要。转录组测序及移植实验发现，Angptl7谱系细胞在骨折后会进入炎性应答阶段，并通过上调NF-κB等信号通路来响应炎性信号而激活。
相关研究成果在线发表在《细胞研究》（Cell Research）上。研究工作得到国家自然科学基金委员会、科学技术部、中国科学院等的支持。
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研究成果被选为封面故事：长城守卫军
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