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10.6/Q1,中医科学院中药研究所单细胞+转录组+机器学习三重奏!Mesothelin开启类风湿骨破坏精准诊疗新时代

生信Othopadics • 6 月前 • 281 次点击  
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文章标题:Mesothelin as a biomarker and potential therapeutic target in rheumatoid arthritis bone destruction

中文标题:间皮素作为类风湿关节炎骨破坏的生物标志物和潜在治疗靶点

发表期刊Cell Rep Med

发表时间2025年11

影响因子10.6/Q1


研究背景


类风湿关节炎骨破坏领域亟需能精准预测与干预的新靶点。间皮素作为一种在肿瘤中熟知的高表达蛋白,近年来被发现于RA滑膜及炎症环境中异常上调。研究表明,它可能通过干扰骨代谢平衡、直接激活破骨细胞等机制加剧骨侵蚀。这使其不仅有望成为评估骨破坏的新型生物标志物,更可能成为通过靶向治疗阻断异常骨吸收、保护关节结构的新策略,为RA治疗开辟了新方向。

研究方法


本研究采用多层次实验设计以系统探究间皮素在类风湿关节炎骨破坏中的作用。在临床样本层面,收集RA患者及健康对照者的血清、滑膜组织,通过ELISA、免疫组化及实时荧光定量PCR技术检测间皮素的表达水平,并分析其与疾病活动度、影像学骨侵蚀评分的相关性。在细胞层面,分离培养RA患者滑膜成纤维细胞及外周血单核细胞来源的破骨细胞,利用siRNA敲低或重组蛋白过表达间皮素,观察其对RANKL/OPG信号通路、破骨细胞分化及骨吸收功能的影响。在动物模型层面,于胶原诱导性关节炎小鼠模型中,通过给予间皮素中和抗体或使用基因敲除小鼠,在体评估靶向间皮素对关节炎严重程度、滑膜炎症及骨侵蚀的保护效应。此外,结合体外共培养体系及转录组测序,深入剖析间皮素调控骨破坏的分子机制。

文章结果

MSLN在RA患者滑膜组织和血浆中的表达


RA患者的滑膜组织、血浆及滑膜成纤维细胞(RASFs)中MSLN表达均显著高于骨关节炎(OA)患者,且MSLN在滑膜中主要与巨噬细胞和成纤维细胞共定位,表明其表达与RA发病机制正相关。

大鼠和小鼠关节组织中MSLN的上调


在CIA大鼠和小鼠关节炎模型中,关节破坏区域及血浆的MSLN表达均显著上调,且与破骨细胞关键因子(NFATc1、MMP-9、CTSK)及巨噬细胞、成纤维细胞共定位,表明MSLN在RA骨破坏进程中起促进作用。

RNA测序分析揭示,间皮素(Msln)是破骨细胞分化和类风湿关节炎相关骨破坏的关键调控因子


研究通过转录组分析,在破骨细胞分化模型中鉴定出2067个差异表达基因,并在关节炎大鼠滑膜中发现2395个差异基因。其中间皮素(Msln) 在两个数据集中均呈现显著变化,且为表达差异最显著的基因之一。通路分析揭示PI3K/AKT、NF-κB和JAK/STAT信号通路在破骨细胞分化过程中被协同激活,提示其在关节炎骨破坏中起关键调控作用。

MSLN在破骨细胞分化过程中表达上调

RANKL刺激能诱导破骨细胞标志物表达,并同步显著上调MSLN的mRNA和蛋白水平,同时其与肌动蛋白环共定位;该过程伴随着PI3K/AKT与JAK2/STAT3信号通路的激活,提示MSLN可能在RANKL驱动的破骨细胞分化中起关键作用。

干扰MSLN表达影响破骨细胞分化和骨吸收

敲除MSLN显著抑制了破骨细胞标志基因表达、TRAP阳性多核细胞形成及骨吸收功能,并阻碍NFATc1核转位;相反,过表达MSLN则促进上述过程,证实MSLN通过调控TRAF6/NFATc1轴正向调控破骨细胞分化与功能。

MSLN与PI3K直接相互作用促进破骨细胞分化

MSLN与PI3K可直接相互作用并共定位,其敲除抑制而过表达激活JAK2/STAT3与PI3K/AKT通路;分子对接证实MSLN的C端结构域通过氢键等与PI3K结合,揭示了MSLN通过直接结合并激活PI3K来调控下游信号通路的分子机制。

MSLN抑制对CIA大鼠和小鼠骨破坏的影响

在关节炎模型中,甲氨蝶呤(MTX)治疗或腺相关病毒(AAV)介导的MSLN敲低均能有效减轻骨破坏、抑制破骨细胞分化,并下调MSLN及下游NFATc1/MMP-9/CTSK表达和PI3K/AKT信号通路活性,证实MSLN是RA骨破坏的关键治疗靶点。

研究意义

研究首次系统揭示了间皮素在类风湿关节炎骨破坏中的关键致病作用,并验证了其作为新型生物标志物与潜在治疗靶点的双重价值,为临床上实现RA骨侵蚀的早期预警与精准干预提供了全新的理论依据与策略方向。


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