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人脐带血间充质干细胞调控SKG小鼠关节局部微环境的转录组学机制研究
作者: 丁帅杰
单位: 浙江省人民医院

摘要

类风湿性关节炎(RA)的病理核心在于滑膜组织的慢性炎症及关节结构破坏,其背后涉及复杂的分子调控网络。本研究前期已证实人脐带血来源间充质干细胞(hUCB-MSCs)能显著改善SKG小鼠关节炎症状并重建系统免疫平衡,但其对关节局部滑膜组织的分子调控机制尚不明确。本章旨在利用转录组测序技术,系统解析hUCB-MSCs治疗后滑膜组织的基因表达谱变化,从分子层面揭示其抑制炎症、阻断骨破坏及促进组织修复的潜在机制。

取实验终点模型组和hUCB-MSCs治疗组SKG小鼠膝关节滑膜组织,每组3只。采用TRIzol法提取总RNA,经质检合格后构建转录组文库,使用Illumina Novaseq 6000平台进行高通量测序。对原始数据进行质控、参考基因组比对及基因表达量计算。以q值<0.05且|log2FC|≥1为阈值筛选差异表达基因(DEGs)。采用GO、KEGG、Reactome及WikiPathways数据库对DEGs进行功能富集分析,并通过转录因子预测分析构建调控网络。

(1)测序数据质量良好,共检测到蛋白编码基因23570个。主成分分析显示模型组与治疗组样本明显分离,组内样本相关系数均>0.95,表明生物学重复性好且两组间转录谱存在系统性差异。(2)共筛选出224个DEGs,其中上调基因151个,下调基因73个。上调基因包括Fosb、Sox2、Zfp808等转录因子;下调基因包括TNF、IL-1β、MMP3、MMP9等炎症和基质降解相关基因。(3)GO富集分析显示,下调基因显著富集于炎症应答、细胞因子信号通路、白细胞趋化及T细胞活化等生物学过程;上调基因显著富集于血管生成、伤口愈合、成骨细胞分化及TGF-β信号通路等组织修复相关过程。(4)KEGG富集分析表明,下调基因显著富集于TNF信号通路、IL-17信号通路、NF-κB信号通路、趋化因子信号通路及破骨细胞分化;上调基因显著富集于TGF-β信号通路、Hippo信号通路。Reactome和WikiPathways富集分析结果与KEGG高度一致。(5)转录因子预测分析显示,Fosb、Sox2等上调转录因子可能调控了下调炎症基因(如IL-6、MMP3)及上调修复基因(如Tgfb1、Col1a1)的表达。

本研究首次在SKG小鼠RA模型中系统描绘了hUCB-MSCs治疗后的滑膜组织转录组图谱。hUCB-MSCs通过多靶点调控实现关节局部微环境的重塑:一方面显著抑制TNF、IL-17、NF-κB等促炎信号通路及破骨细胞分化,从分子层面解释了骨侵蚀减轻与软骨保护效应;另一方面激活TGF-β等组织修复相关通路,提示其可能启动内源性修复程序。转录因子Fosb、Sox2等可能作为上游调控节点,介导了“抑制炎症-促进修复”的协同效应。本章结果与宏观疗效及系统免疫调节形成完整证据链,证实hUCB-MSCs通过“系统性免疫重塑”与“局部微环境调控”双重机制发挥治疗作用,为临床转化提供了深入的分子机制依据。

关键词: 类风湿性关节炎;脐带血间充质干细胞;转录组测序;滑膜微环境;SKG小鼠
来源:中华医学会第二十八次风湿病学学术会议