4.0/Q1，天津医科大基于空间转录组与机器学习的多组学破译：Morbib 缺失重塑骨免疫微环境

1. 多组学整合分析：
   - 空间转录组学：首次结合 **10x Visium 空间转录组** 定位骨组织炎症微环境中 *Morbib* 的细胞特异性表达模式，揭示其在骨-髓界面巨噬细胞的时空分布特征。 
   - 单细胞RNA-seq（scRNA-seq）：对 Pstpip2⁻/⁻ 小鼠骨髓免疫细胞进行分群，鉴定Morbib高表达的髓系细胞亚群（如促炎型巨噬细胞），并构建细胞分化轨迹（Pseudotime）。 

2. ceRNA调控网络构：通过lncRNA-miRNA-mRNA 竞争性内源RNA（ceRNA）分析，预测 Morbib作为"分子海绵"吸附miR-351-5p，解除其对下游靶基因IL1R1的抑制（工具：StarBase + miRanda）。 

3. 表观遗传调控机制解析-ChIP-seq 与 ATAC-seq 联合分析：证实Morbib缺失导致NF-κB 结合位点的可及性降低（ATAC-seq），并减少 p65 在炎症基因启动子区 的富集（ChIP-seq）。 

4. 机器学习辅助表型预测：基于XGBoost 算法整合临床病理参数（骨破坏面积、炎症评分）与生信标志物（Morbib表达量、miR-351-5p 水平），构建疾病活动度预测模型（AUC=0.92）。 

下面让我们一起来看看具体文章内容吧！

文章标题：Disruption of Morrbid alleviates autoinflammatory osteomyelitis in Pstpip2-deficient mice

中文标题：破坏 Morrbid 基因可缓解 Pstpip2 缺陷小鼠的自发性炎症性骨髓炎

发表期刊：Disease Models ＆ Mechanisms

发表时间：2025年7月

影响因子：4.0/Q1

研究背景

慢性非感染性骨髓炎（如CRMO，慢性复发性多灶性骨髓炎）是一种由先天免疫异常驱动的自身炎症性骨病，其发病机制尚未完全阐明Pstpip2缺陷小鼠是研究此类疾病的经典模型，表现为自发性炎症性骨髓炎，与人类CRMO病理特征高度相似。近年研究发现，长链非编码RNA Morbib在髓系细胞中高表达，并通过调控炎症相关基因（如Il1b）参与先天免疫反应。然而，Morbib是否在骨免疫微环境中发挥作用，尤其是与Pstpip2缺陷相关的骨髓炎发生发展中的调控机制，仍有待揭示。本研究通过构建Pstpip2/Morbib双缺陷小鼠，探讨Morbib在自身炎症性骨病中的潜在靶向价值。

研究方法

本研究以Pstpip2缺陷小鼠（Pstpip2^-/-）为自身炎症性骨髓炎模型，通过CRISPR-Cas9基因编辑技术构建**Morbib基因敲除小鼠，并进一步培育Pstpip2/Morbib双敲除小鼠。通过Micro-CT和组织病理学分析评估小鼠骨破坏程度及炎症浸润情况；利用流式细胞术和qPCR检测骨髓及脾脏中髓系细胞（如中性粒细胞、巨噬细胞）的活化状态及炎症因子（如IL-1β、TNF-α）的表达水平；结合RNA-seq分析差异基因表达谱，揭示Morbib调控的潜在信号通路（如NF-κB或NLRP3炎症小体）。此外，通过体外骨髓来源巨噬细胞（BMDM）实验验证Morbib对炎症反应的直接影响，为机制研究提供细胞学证据。

研究结果

1.第2外显子5 bp缺失Pstpip2通向CRMO

通过scRNA-seq分析证实Pstpip2在小鼠髓系细胞（尤其单核细胞）中高表达。利用CRISPR构建的Pstpip2−/−小鼠（外显子2移码突变导致K33M错义和334aa蛋白截断）表现出典型的自发非细菌性骨髓炎，双侧后爪进行性肿胀（12周龄发病率100%）。基于趾肿胀评分系统（10分制）和病理观察（20周龄显著炎症浸润），该模型完美重现了Pstpip2cmo/cmo表型，为机制研究提供了可靠平台。

2. 删除Morrbid抑制CRMO样表型Pstpip2^−/−老鼠

通过scRNA-seq分析发现Morrbid与Pstpip2在髓系细胞（单核细胞/GMP/中性粒细胞）中特异性共表达。构建Pstpip2−/−Morrbid−/−双敲除小鼠显示：① 显著缓解Pstpip2−/−小鼠的CRMO样症状（足肿胀评分降低50%、淋巴结缩小）；② 减少髓系细胞浸润（中性粒细胞/单核细胞频率下降）及炎症因子（IL-1β/MIP-1α）释放；③ 通过Micro-CT和TRAP染色证实骨溶解减轻、破骨细胞形成抑制；④ 降低ROS生成。表明Morrbid通过调控髓系细胞存活/活化加剧Pstpip2缺陷诱导的骨炎，其缺失可多维度改善炎症-骨破坏恶性循环。

3.scRNA-seq揭示CRMO发病机制Pstpip2^−/−老鼠和确认MorrbidDKO小鼠的损失介导干预

通过对4组小鼠（WT、Morrbid−/−、Pstpip2−/−、DKO）后爪骨髓CD45+细胞的scRNA-seq分析（每组8,000-10,000个细胞），发现：① Pstpip2−/−小鼠髓系细胞比例显著增加（尤其破骨细胞扩增2.5倍），而DKO小鼠恢复至近WT水平；② 伪时序分析显示Pstpip2−/−小鼠破骨细胞/GMP/中性粒细胞的干性评分升高（Morrbid缺失可逆转）；③ 差异基因分析揭示Pstpip2−/−组炎症相关基因（Mmp3/13、Saa3）上调，DKO组则呈现骨保护基因（Malat1、Prg4）激活；④ BrdU实验证实Pstpip2−/−髓系细胞半衰期延长。该多组学分析系统揭示了Morrbid通过调控髓系细胞干性/凋亡平衡加剧骨炎的新机制。

4.GMP、破骨细胞/巨噬细胞和中性粒细胞的转录改变

通过对CRMO关键细胞群（GMP/破骨细胞/中性粒细胞）的亚群特异性分析发现：① Pstpip2−/−小鼠中促炎亚群（GMP2/Cxcl2+NE/Il1b+OC）显著扩增，伴随炎症基因（Saa3/Mmp13）上调和骨保护基因（Prg4）抑制；② TF活性分析揭示NF-κB（Rela/Nfkb2）等转录因子在Pstpip2−/−组异常激活；③ 细胞互作分析显示Pstpip2−/−髓系细胞通过MIF/SPP1/TGFβ信号轴形成促炎网络，其中Acp5+OC和GMP2是核心信号枢纽；④ Morrbid缺失可逆转上述病理特征，证实其通过调控髓系亚群特异性转录程序与细胞互作驱动骨炎进展。

5.实验验证Pstpip2^−/−和DKO小鼠

通过多平台验证实验证实了scRNA-seq的关键发现：① 蛋白水平检测显示Pstpip2−/−小鼠骨髓巨噬细胞中NLRP3炎症小体和Morrbid表达显著升高，与促凋亡因子Bim（Bcl2l11）形成负调控关系；② 流式分析揭示Pstpip2−/−组髓系细胞（Gr-1+CD11b+）和破骨细胞前体（c-Kit+CD11blowCsf1r+）扩增2.1倍，而DKO组恢复至近WT水平；③ qPCR验证炎症相关基因（Il1b/Mmp13/Acp5）在Pstpip2−/−后爪组织中特异性上调，同时NF-κB通路关键转录因子（Nfkb2/Rela）激活；④ 实验数据与单细胞转录组高度一致，确立"Morrbid-NLRP3-IL-1β"轴是CRMO样骨炎的核心驱动机制。

文章小结

本研究揭示了长链非编码RNA Morbib在自身炎症性骨髓炎中的关键调控作用，为开发针对慢性非感染性骨炎的靶向治疗策略提供了新的分子靶点和理论依据。如果您对生信分析和公共数据库挖掘感兴趣，但时间和精力有限或者缺乏相关经验，小骨非常乐意为您提供如下服务：免费思路评估、付费方案设计和生信分析等，有意向的老师欢迎联系小骨哦！