在一项新的研究中，来自澳大利亚加文医学研究和英国伦敦帝国理工学院等研究机构的研究人员发现了一种新型的骨细胞，这一发现可能揭示了治疗骨质疏松症和其他骨骼疾病的新方法。相关研究结果于2021年2月25日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Osteoclasts recycle via osteomorphs during RANKL-stimulated bone resorption”。

这些称为“osteomorph”的新细胞存在于血液和骨髓中，并融合在一起形成破骨细胞（osteoclast），即一种专门分解骨组织的细胞。它们具有独特的基因组特征，从而揭示了一种有希望的、尚未探索的治疗靶标。

论文共同通讯作者、加文医学研究所活体显微镜与基因表达实验室负责人Tri Phan教授说，“这一发现改变了游戏规则，它不仅有助于我们了解骨生物学，而且为骨质疏松症的治疗提供了重要的新途径。Osteomorph表达几个似乎与骨疾病有关的基因，这可能会让科学家们找到全新的方法来靶向治疗骨质疏松症。”

显微镜下的骨吸收（bone resorption）

在微观层面上，我们的骨骼在不断变化。为了支持骨骼的生长、维护和损伤修复，骨骼表面上的专门细胞会分解旧的骨组织（称为骨吸收），并重新建立新的骨组织。这种平衡的改变会导致包括骨质疏松症在内的骨骼脆弱。据估计，仅在澳大利亚就有超过90万人患上骨质疏松症。

为了更好地了解骨吸收，这些作者在实验模型中研究了破骨细胞，即专门吸收骨的细胞。利用可以深入观察活的骨组织内部的活体成像技术，他们注意到，破骨细胞做了一些不寻常的事情---它们分裂成更小的细胞，然后又重新连接起来形成破骨细胞。

论文第一作者、加文医学研究所骨微环境组负责人Michelle McDonald博士说，“这个过程对我们来说是全新的。到目前为止，大家的共识是，破骨细胞在完成工作后会经历细胞死亡，但是我们看到它们是通过分裂并再次连接在一起进行循环利用，我们推测这个过程可能会增加它们的寿命。我们还在血液和骨髓中发现了这些细胞，这表明它们可以前往骨骼的其他部位，作为一种可能的细胞‘储备（reserve）’，当再次需要破骨细胞时，这些细胞可以随时融合和部署。”

独特的遗传特征

这些作者利用前沿的专门为研究骨骼中的这些细胞而开发的单细胞RNA测序技术，发现这些新的细胞开启了一些基因。

论文共同作者Weng Hua Khoo博士说，“这些细胞中开启的基因谱真地很有趣---虽然许多基因也被破骨细胞表达，但有几个基因是独一无二的。这一点，再加上活体成像观察到的新的再融合过程的证据，让我们确信我们发现了一种新的细胞类型，我们以Mighty Morphin Power Rangers（恐龙战队）的名字命名，称之为osteomorph。”

这些作者在实验模型中剔除了40个在osteomorph中开启的基因。他们发现，对于其中的17个基因，这种剔除会影响骨量和骨强度，这表明这17个基因在控制骨骼方面发挥了关键作用。

论文共同通讯作者、加文医学研究所副主任Peter Croucher教授说，“当我们进一步调查公开数据库中的人类基因组数据时，我们发现在osteomorph中开启的基因与导致骨骼发育不良和控制骨矿物质密度的人类基因变异有关。这些发现共同揭示了osteomorph在骨骼维护中是多么关键，了解这些细胞和控制它们的基因可能会揭示骨骼疾病的新治疗靶标。”

解释一种常见的副作用

除了揭示新的治疗途径外，这些作者的研究结果还为一种常见的临床现象提供了可能的解释。Phan教授解释说，“一些停用骨质疏松症治疗药物地诺单抗（denosumab）的人会出现骨量减少和所谓的‘反弹性椎体骨折（rebound vertebral fracture）’的增加。”

这些作者说，地诺单抗阻断了一种分子，他们发现这种分子是成骨细胞形成破骨细胞所需要的。他们猜测，接受地诺单抗治疗的患者会在体内积累osteomorph，当治疗停止时，这些osteomorph会被释放出来，形成吸收骨质的破骨细胞。

这些作者表示，研究地诺单抗和其他骨质疏松症药物对osteomorph的影响，可能为如何改进这些药物以及如何预防它们的停药效应提供信息。

Croucher说，“虽然我们还没有完全了解osteomorph的作用，但是它们的存在使得我们对骨骼的理解发生了重大的变化。这项研究是一项跨多个科学学科的巨大国际联合努力。我们期待着探索这些细胞如何改变未来治疗骨质疏松症和其他骨骼疾病的方法。”

参考资料：

1.Michelle M. McDonald et al. Osteoclasts recycle via osteomorphs during RANKL-stimulated bone resorption. Cell, 2021，doi:10.1016/j.cell.2021.02.002.

2.New type of bone cell could reveal targets for osteoporosis treatment

https://medicalxpress.com/news/2021-02-bone-cell-reveal-osteoporosis-treatment.html

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