公司介绍-新格元生物科技

2023年7月，南通大学附属医院口腔医疗中心冯兴梅教授团队在Cell & Bioscience发表题为“Single-cell RNA sequencing analysis of the temporomandibular joint condyle in 3 and 4-month-old human embryos”的文章，本研究通过单细胞转录组测序(scRNA-seq) 建立了人胚胎颞下颌关节髁突(TMJC)的细胞图谱，刻画了人胚胎TMJC中15个细胞簇的基因表达谱，其中包括14种已知的细胞类型和1种未知的细胞类型：“过渡状态细胞(transition state cells, TSCs)”。该研究有助于深入了解TMJC组织修复过程的病理生理。

新格元在该研究中提供了SCelLiVe^®组织保存液和组织解离液、GEXSCOPE^®单细胞转录组测序与CeleScope^®分析软件。

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研究表明，在4月龄的TMJC中，继发性软骨细胞分化明显，且分化时间晚于其他细胞群，而且通过分析得到了间充质干细胞(MSCs)、TSCs、软骨细胞、成骨细胞和腱细胞之间的分化关系和潜在的分化机制。TSCs与MSCs不是同一细胞群。伪时间轨迹和RNA速率分析显示MSCs转化为TSCs，并进一步分化为成骨细胞、肥大软骨细胞和腱细胞。此外，仅在4个月大的人胚胎TMJC中检测到来自次级软骨的软骨细胞(CYTL1^high+THBS1^high)。

从颞下颌关节疾病(TMD)的发病机制出发，对胚胎期的TMJC进行细胞分化图谱研究，为致病机制及后续药物控制提供了研究基础，且检测出新的细胞类型，为后续研究提供新方向。

此项研究最先描绘人类胚胎TMJC的细胞发育图谱，为研究人胚胎TMJC的发育和分化奠定单细胞数据基础，对由颞下颌关节胚胎发育异常引起的颞下颌关节紊乱病(TMD)的细胞机制研究也具有重要意义。

颞下颌关节(TMJ)是由髁突、颞骨关节面和关节盘等组成的复杂关节。咀嚼、吞咽和发音等功能都是通过颞下颌关节的运动来完成的。迄今为止，对TMJ的研究较为广泛，但对TMJ细胞的类型、分化及其在生长发育过程中的相互关系尚不清楚，对TMJ的研究有限。作者研究旨在通过单细胞转录组测序技术建立人胚胎颞下颌关节髁突(TMJC)的分子细胞图谱，为胚胎颞下颌关节髁突相关临床问题的认识和解决提供依据。

作者选取3-4月龄人类胚胎，通过手术切除分离TMJC组织，置于组织保存液以进行单细胞捕获。对16,624个细胞进行单细胞转录组测序后，再进行包括降维和聚类分析、细胞类型注释和基因富集分析、细胞间通讯分析、转录因子分析等，发现TMJC中15个细胞簇的基因表达谱，后续通过细胞轨迹及RNA速率分析细胞簇表达谱差异性，最后利用免疫荧光分析进行证实。

作者分离了两个早期发育阶段的TMJC组织，捕获了3月龄TMJC的7052个细胞和4月龄TMJC的9572个细胞。经过细胞质量控制共将16,624个细胞聚为15个细胞簇并对这15个细胞簇进行了注释，包括卫星细胞、间充质干细胞、间充质干细胞、腱细胞、成肌细胞、内皮细胞、肥大软骨细胞、红细胞、增殖细胞、白细胞、周细胞、软骨细胞(CYTL1^high+THBS1^high)、雪旺氏细胞、成骨细胞和破骨细胞。除此以外作者在3月龄胚胎的TMJC中没有发现来自次级软骨的软骨细胞聚集，而在4个月大的TMJC中出现了明显的软骨细胞簇(CYTL1^high+THBS1^high)。免疫荧光染色也验证了CYTL1和THBS1在4月龄TMJC中表达，而在3个月大的TMJC中未检测到CYTL1和THBS1。

在这项研究中，作者确定了TSCs是一个特定的细胞簇。亚群分析显示，TSCs由5个亚群组成。亚群的比例分别为成骨细胞(67.9%)、成骨前细胞(19.0%)、增生性软骨细胞(7.1%)、软骨细胞(3.0%)和间充质干细胞(2.9%)。免疫荧光染色显示，3月龄和4月龄TMJC的不同细胞中没有CAPN6和PTN的共定位和表达。这些结果表明，在3个月和4个月大的TMJCs中存在MSCs和TSCs。这些结果也进一步证实了MSCs和TSCs在人胚胎TMJC中是不同的细胞类型。

为明确TMJC细胞之间的分化关系，作者利用Monocle3分析15个TMJC细胞簇，将其划分为8个分化模块。MSCs定位为TSCs的分化起源，而TSCs可进一步分化为腱细胞、增生性软骨细胞和成骨细胞。除此以外还发现MSCs和TSCs是高度异质性的，是每个方向分化的起点。

图3 MSCs、TSCs、腱细胞、增生性软骨细胞和成骨细胞的分化关系分析

为此作者使用CellChat分析细胞-细胞相互作用和潜在的信号通路，推断出FGF信号通路在MSCs、TSCs、肥厚软骨细胞、成骨细胞和腱细胞中高度富集；另一方面FGFR1是FGF信号通路重要组成部分，它主要在TSCs、腱细胞、肥大软骨细胞和成骨细胞中表达。因此，FGF7是介导MSCs、TSCs、肥大软骨细胞、成骨细胞和腱细胞之间细胞间通讯的主要信号通路。

通过分析发现TMJC分化过程中的483个调节子被分成13个模块，而每个模块中确定了具有代表性的调节因子和细胞簇。在各模块内多种细胞（例如肥大软骨细胞和软骨细胞；MSCs和TSCs等)之间有许多共同的调节因子被激活，共同调控TMJC的分化。

作者的研究提供了人类胚胎TMJC细胞图谱。在4月龄的TMJC中，继发性软骨细胞分化明显，且分化时间晚于其他细胞群，而且通过单细胞测序的高级分析证明了MSCs、TSCs、肥厚软骨细胞、成骨细胞和腱细胞之间的分化关系和潜在的分化机制。这项研究是研究人胚胎TMJC的发育和分化不可或缺的资源，也对由颞下颌关节胚胎发育异常引起的颞下颌关节紊乱病(TMD)的细胞机制研究具有重要意义。

Zhu Q, Tan M, Wang C,et al. Single-cell RNA sequencing analysis of the temporomandibular joint condyle in 3 and 4-month-old human embryos. Cell Biosci. 2023 Jul 19;13(1):130. doi: 10.1186/s13578-023-01069-5. PMID: 37468984; PMCID: PMC10357633.