宣武医院葛献鹏团队《eLife》发文阐释关节软骨干细胞的来源及分化机制

近日，首都医科大学宣武医院葛献鹏课题组在国际学术期刊《eLife》发表了题为“NFATc1 marks articular cartilage progenitors and negatively determines articular chondrocyte differentiation”的研究论文。该研究首次发现NFATc1基因在关节软骨干细胞中表达，并以NFATc1为分子标记，在空间位置上对关节软骨干细胞的来源进行了新的阐释；同时鉴定NFATc1是调控关节软骨干细胞分化的关键基因，抑制NFATc1单个基因足以诱导干细胞自发性软骨分化。该研究通过eLife传统peer-review过程发表，被杂志选为“eLife digest”作重点推介，eLife还同步刊发了专家述评。宣武医院葛献鹏团队张帆、王媛媛为论文共同第一作者，葛献鹏副教授为通讯作者。

人类身体依靠大约300个不同类型的关节行使着赖以生存的各种活动，包括咀嚼说话、运动行走、手臂活动等。关节软骨是关节内骨骼表面的一薄层白色组织，在关节活动过程中起到传导、吸收、缓解应力的作用，并通过分泌相关蛋白质起到润滑关节的功能。包括遗传、外伤、炎症、衰老等在内的多种因素均能破坏关节软骨的完整性，引起骨关节炎等多种疾病。目前，临床上对骨关节炎和关节软骨的缺损修复尚缺少理想的治疗方法，根本原因之一是对关节软骨形成的基本机制仍缺少深入理解，特别是关节软骨干细胞的来源及分化机制尚不明确。

葛献鹏博士从事骨关节炎与软骨生物学研究十余年，课题组前期工作显示，转录因子NFATc1抑制病理性软骨形成（Ge et al., JCI Insight 2016, 杂志特色论文）。在此基础上，团队进一步研究发现，NFATc1在正常关节软骨干细胞中也表达，且表达NFATc1的干细胞在关节发育早期位于关节原基的侧翼，随着发育逐渐形成所有关节软骨细胞，从而在空间位置上进一步明确了关节软骨干细胞的来源。研究还发现，NFATc1随着关节软骨细胞的分化和成熟表达逐渐降低，在干细胞中敲降NFATc1足以引起自发性软骨分化，而高表达NFATc1则抑制软骨细胞分化。机制上，作者发现NFATc1负调控软骨特征性基因Col2a1的转录。

图1 示踪技术明确NFATc1+关节软骨干细胞在关节发育早期位于关节原基的侧翼，随着发育逐渐形成所有关节软骨细胞

上述研究明确了关节软骨干细胞的早期来源及决定关节软骨细胞分化的关键基因，这些发现对理解包括骨关节炎在内的骨骼疾病、开发新型治疗方法和药物具有重要意义。

该研究受国家自然科学基金和北京市自然科学基金等项目资助。

葛献鹏

首都医科大学宣武医院口腔科副教授。博士毕业于北京大学口腔颌面外科专业，2012-2021留学美国，哈佛医学院博士后，曾任耶鲁大学医学院Asociate Research Scientis。入选国家和北京市高层次青年人才计划。主要从事骨骼干细胞、骨关节炎和软骨生物学的基础与转化研究。在《eLife》《JCI Insight》《Arthritis & Rheumatology》等专业学术期刊发表多篇具有影响力论文。