软骨细胞单细胞转录组数据的再挖掘揭示人骨关节炎病程中转录调控因子和代谢的时序变化

作者：施剑明; 杜桂花^*

来源：南昌大学学报(医学版), 2023, 63(05): 8-14+23.

DOI：10.13764/j.cnki.ncdm.2023.05.002

• 单细胞测序
• 人骨关节炎
• 软骨细胞
• 转录因子
• 细胞代谢

目的 基于单细胞测序(single-cell RNA sequencing, scRNA-seq)数据再挖掘分析探讨人骨关节炎(human osteoarthritis, hOA)进展中相关基因及生物学过程变化。方法 从GEO数据库下载hOA软骨细胞scRNA-seq数据集，并使用R软件中Seurat、Monocle 2和CellCycleSoring等软件包对数据进行质量控制、标准化和归一化，并进行差异基因(特别是转录调控因子)、细胞周期及拟时轨迹分析，在此基础上对差异基因进行基因功能分析并解析涉及的生物学过程。结果 scRNA-seq数据分析表明hOA发展初期存在细胞因子的产生和一氧化氮的生物合成等，晚期则伴随血管生成、胶原纤维形成和基质破坏，而细胞炎症反应伴随整个病理过程；差异基因分析筛选出多个新的随hOA进展发生表达水平动态改变的转录调控因子，如KMT2C、EGR2和EBF1;差异基因功能分析显示hOA进展伴随着软骨细胞的代谢改变，表现为氧化磷酸化相关基因表达水平增加，而糖酵解相关基因表达水平降低。结论 基于hOA分级的软骨细胞拟时轨迹分析发现hOA进展过程中发生了包括转录调控因子在内的差异基因表达、生物学过程和细胞代谢方式的改变，可为临床开展阶段针对性临床干预和阻遏或逆转hOA进展的新疗法的开发提供了理论基础。

• 单位
  景德镇市第一人民医院; 南昌大学; 公共卫生学院; 江西省预防医学重点实验室