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14.3/Q1,单细胞+空转+机器学习:肌肉骨骼组学生信发文的“王炸组合”还能火多久?

生信Othopadics • 1 周前 • 43 次点击  

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今日文章亮点

生信方法亮点: 聚焦于多组学整合、单细胞与空间数据解析及AI建模,从系统层面揭示细胞异质性、微环境互作及疾病驱动机制。


发文优势与挑战:

· 优势:凭借数据资源的前沿性与系统性,能讲述创新的生物学故事,临床转化潜力大,易受高水平期刊青睐。

· 挑战:面临海量数据整合与验证的艰巨性,以及如何将复杂分析结果转化为清晰的生物学结论,对跨学科合作深度提出极高要求。


下面和小骨一起来看具体文章内容吧!

文章标题:Current cutting-edge omics techniques on musculoskeletal tissues and diseases

中文标题:肌肉骨骼组织和疾病的最新组学技术

发表期刊Bone Research

发表时间2025年6

影响因子 14.3/Q1


研究背景


当前,肌肉骨骼疾病研究正受益于空间转录组、单细胞测序等新一代组学技术的突破。这些方法能够以高分辨率解析骨骼、软骨与肌肉等复杂组织的细胞异质性、空间结构及分子网络,从根本上改变了对骨关节炎、骨质疏松等疾病机制的理解,为精准诊断和治疗靶点发现提供了全新视角。

研究方法


1. 空间转录组学 -核心技术:在组织原位上捕获RNA,保留细胞的空间位置信息。 -核心价值:直接揭示疾病进程中关键基因在特定组织区域(如骨关节炎的软骨损伤区)的表达模式。
2. 单细胞测序 -核心技术:在单个细胞水平解析基因表达(scRNA-seq)或染色质开放性(scATAC-seq)。 -核心价值:精确鉴定肌肉骨骼组织中前所未有的细胞亚型,并解析其在此疾病中的特异性分子特征与调控网络。
3. 蛋白质组与代谢组学 -核心技术:高通量鉴定与定量组织、体液中的蛋白质、代谢物。 -核心价值:直接发现与疾病诊断、分期或治疗响应相关的关键生物标志物,并揭示下游的功能性通路变化。
4. 多组学数据整合 -核心技术:通过生物信息学方法将上述不同层面的组学数据整合分析。 -核心价值:构建从基因调控到蛋白功能的系统性、全景式疾病分子机制图谱,推动精准靶点发现。

文章结果

关节软骨组学研究现状


单细胞与空间转录组技术精确定位了关节软骨中前所未有的细胞亚群(如炎性、修复性软骨细胞),揭示了MIF-CD74等关键致病信号通路在骨关节炎和类风湿关节炎中的空间特异性激活,为靶向治疗开辟了新路径。

单细胞ATAC-seq与全基因组甲基化测序揭示了骨关节炎中关键的染色质开放区域与DNA甲基化模式,鉴定出如SPRY4、Ucma等受表观遗传调控的致病基因,阐明了三维基因组结构变异及GDF5等位点的古老选择如何共同调控软骨细胞功能,为疾病机制提供了新的表观遗传学见解。

滑膜组织的组学技术


单细胞技术揭示,关节疾病中滑膜、滑液与髌下脂肪垫构成一个功能失调的单元;其中,Dpp4+祖细胞分化异常等因素驱动了以成纤维细胞亚型(如Dpt+)为核心的纤维化与炎症,这为靶向调节免疫反应、干预疾病进程提供了全新靶点。

基于质谱的滑膜蛋白质组与代谢组学,通过揭示RA中特异的蛋白瓜氨酸化修饰及OA中独特的脂质谱改变(如磷脂酰胆碱升高),为理解疾病特异性病理机制和发现新的生物标志物提供了关键分子证据。

骨室组学研究现状


单细胞与空间多组学技术(转录组、代谢组)揭示了骨髓中MSPCs与HSPCs的细胞异质性及其互作,并直接描绘了骨组织中糖酵解、氧化磷酸化等代谢通路的空间分布模式,为理解骨稳态、修复及衰老提供了全新的细胞与分子视角。

椎间盘组学技术现状

单细胞与空间多组学技术揭示了椎间盘在退变过程中的细胞异质性(如Grem1+祖细胞、Ctsk+NP祖细胞),并精确定位了其空间分布;同时,代谢组学发现伴随退变出现的氨基酸与糖代谢重编程、脂质代谢失调以及潜在的细菌感染特征,为理解椎间盘退变机制提供了从细胞到微环境的系统性见解。

肌腱组学研究现状

单细胞与空间多组学技术揭示了肌腱中存在前所未有的细胞异质性,鉴定出多个功能各异的成纤维细胞亚群;研究进一步阐明了衰老、病变及修复过程中关键细胞群体的动态变化、空间分布及其与神经支配等微环境的相互作用,为靶向肌腱病变和促进再生提供了全新的细胞靶点与分子机制。

肌肉组学技术


单细胞与单核测序技术揭示了骨骼肌中肌核、卫星细胞、FAPs等群体的惊人异质性及其在发育、再生与衰老中的动态演变;空间多组学则进一步将这些细胞状态定位至神经肌肉接头等特定微环境,并鉴定出新型肌纤维亚型(如IIb mito-high),共同为理解肌肉生理与病理机制提供了前所未有的高分辨率图谱。


研究意义

究对当前尖端的组学技术通过全面解析 musculoskeletal 组织的分子网络,为揭示疾病机制、发现精准生物标志物和开发靶向疗法提供了革命性见解。

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