DMM | 蔡志刚课题组通过单细胞技术描述自身炎症性疾病/慢性骨髓炎的发病机制并揭示Morrbid参与炎症恶化

自身炎症性疾病（autoinflammatory diseases, AIDs）是固有免疫系统异常激活导致的自发性炎症。AIDs的发病往往与患者的遗传家族史密切相关，临床上常表现为伴发多组织炎症体征的复发性发热。其中，慢性复发性多灶性骨髓炎（chronic recurrent multifocal osteomyelitis， CRMO）是一种累及骨组织并导致骨炎性损伤的AIDs。 CRMO 疾病的典型症状是骨损伤部位疼痛伴或不伴肿胀。 然而，CRMO的病因和发病机制至今仍不明确，目前也缺乏 诊断性检查 和有效的治疗手段。因此截至当前，CRMO仍然是治疗无效率很高的自身炎症性疾病。多项对动物疾病模型的研究发现，携带 Pstpip2 突变的慢性多灶性骨髓炎（chronic multifocal osteomyelitis，CMO）小鼠品系表现出与人类CRMO相似的表型特征，被广泛用于CRMO相关的基础研究。

PSTPIP2 / Pstpip2 是一种高表达于以单核/巨噬细胞为代表的髓系细胞中的基因，其编码的衔接蛋白发挥调节膜曲率、维持细胞骨架稳定和细胞迁移等方面的作用。然而，调控 Pstpip2 功能的分子机制尚未完全阐明，参与CMO发生的细胞群、细胞因子及信号通路也众说纷纭，抑制该疾病进展的手段或有效药物仍亟待开发。

近日，天津医科大学基础医学院蔡志刚教授课题组在Disease Models ＆ Mechanisms期刊发表了题为Disruption of Morrbid alleviates autoinflammatory osteomyelitis in Pstpip2-deficient mice的研究论文。

研究者构建了5个碱基缺失的 Pstpip2 突变体小鼠构建了CRMO疾病模型，并观察到其与人类CRMO高度相似的疾病表型，证实了 Pstpip2 在CRMO发病中的重要功能。随后，作者在本研究中延续了课题组前序关于 MORRBID / Morrbid 在一系列髓系白血病领域的研究，测试了 Morrbid 缺失对该炎性疾病的影响，并成功鉴定 Morrbid -KO可以缓解该疾病进展， 也拓宽了a nti- M orrbid 的临床转化价值不仅在于干预白血病进展，也可以参与自身免疫疾病的进展。基于此，作者联合单细胞转录组测序前沿技术及流式细胞术，系统描绘了四种基因型（ WT、 Morrbid -/- 、 Pstpip2 -/- 及 Morrbid -/- Pstpip2 -/- ）小鼠的关节骨髓的免疫细胞和骨髓细胞图谱，深度探索 C R MO疾病的发病机制，并 证实了 Morrbid 作为抑制C R MO疾病进展的靶点的可 行 性 。

在本论文的前期研究中，蔡志刚教授已对 Morrbid 在调控髓系细胞寿命方面的功能进行了深度阐述。中性粒细胞和单核细胞所代表的髓系细胞是导致后爪炎症发生的主要细胞类型，且这种由 Pstpip2 突变诱发的CRMO伴随严重的骨损伤，CRMO小鼠后爪处的ROS产生也显著增加（图1）。转录组测序显示 Il1b 、 Ccl3 等细胞因子编码基因在CRMO小鼠的表达水平显著增加。

图1

鉴于 Morrbid 特异性表达于髓系细胞且具有调控髓系细胞寿命的功能，研究者猜想： Pstpip2 缺失的CRMO的疾病进展可通过 Morrbid 的敲除得到延缓。研究者通过杂交得到 Morrbid -/- Pstpip2 -/- 小鼠 ，并观察到与 Pstpip2 -/- 小鼠相比显著且持续减轻的后爪肿胀。 Morrbid -KO显著减少了CRMO小鼠后爪的中性粒细胞数量、 IL-1β 和巨噬细胞炎性蛋白-1 α （macrophage inflammatory protein-1 alpha，MIP-1 α ） （即CCL3）的水平 ，降低后爪骨溶解程度并减少破骨细胞数量，减少了后爪ROS的产生，全面缓解后爪炎症，有效抑制CRMO疾病的症状与进展（图2）。

图2

为深度探索免疫细胞图谱在疾病进展及缓解过程中的变化，研究者通过单细胞转录组测序技术对四种基因型小鼠关节骨髓的免疫细胞变化进行表征，证实了CRMO小鼠后爪中中性粒细胞、单核细胞和破骨细胞等髓系细胞比例显著增加、与炎症加重相关的基因水平上调、细胞间相互作用及相关转录因子的增强。 Morrbid -KO很大程度上缓解了这些内在的分子及细胞变化（图3）。同时通过流式细胞术观察到CRMO 小鼠骨髓细胞中髓系细胞、中性粒细胞及破骨细胞前体细胞的比例增加， Morrbid -KO 使这些细胞的比例 及骨与其他组织的与炎症进展、细胞过氧化相关的基因表达显著 降低 。

图3

本研究中，研究者通过生物信息学新技术结合分子生物学实验，从全新的角度系统阐述了 Pstpip2 基因突变导致CRMO疾病的发展规律及内部机制；同时，我们的实验结果证实了 Morrbid 作为抑制CRMO疾病的靶点的可行性（图4）。本研究不仅对自身炎症性疾病的机制作出了较为深刻的解释，同时为CRMO的治疗策略提供了一种在基因水平上的治疗新靶点。

图4

天津医科大学基础医学院硕士研究生霍庆然和丁嘉玉为论文的共同第一作者 （于2024年暑期答辩） 。蔡志刚课题组骨干成员董阁博士（讲师）是本研究的共同通讯作者。本研究署名作者还包括蔡志刚教授课题组其他多名成员周泓希、王玥等。

https://doi.org/10.1242/dmm.052176

https://doi.org/10.1242/dmm.052522

天津医科大学基础医学院/天津总医院蔡志刚教授致力于“克隆性造血和免疫调控”研究，同时在血液学、免疫学和计算生物学方向开展前沿工作，相关研究成果发表在Cell Reports (2025a), Cell Reports (2025b), Life Sci Alliance (2025), Journal of Translational Medicine (2024), Haematologica (2024)。因团队发展需要，常年招收生命科学或医学领域的博士后。有意者请投递简历。

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