1月20日，同济大学生命科学与技术学院岳锐课题组，解放军总医院第五医学中心刘兵课题组及北京放射医学研究所朱恒课题组联手在期刊《Cell Research》上发表了题为“Dissecting human embryonic skeletal stem cell ontogeny by single-cell transcriptomic and functional analyses”的研究论文。该研究通过利用单细胞转录组技术绘制了完整的人类胚胎骨骼发育细胞图谱，并且通过系统分析骨骼形成过程中的细胞异质性和谱系层次，鉴定出一群位于骨膜的新的骨骼干祖细胞。
单细胞转录组测序（scRNA-seq）在解析细胞组成和谱系层次的异质或罕见细胞群体分析中发挥了很大作用。之前一项研究利用scRNA-seq技术报道了小鼠胚胎发育期间的初级骨化中心（POC）、前外胚层顶端嵴、肢芽间质和骨骼肌形成的转录环境。最近也有在成年小鼠骨髓中利用scRNA-seq技术揭示在稳态和应激条件下，骨髓间质干细胞、内皮细胞和成骨软骨细胞的细胞异质性的报道。同样scRNA-seq技术在蝾螈肢体再生过程研究中也发挥了很大作用，然而在单细胞水平解析人类胚胎骨骼发育的研究仍然是空缺的。
该研究选取了人类胎儿发育5周的肢芽和胎儿发育8周的长骨作为样本，对肢芽内沉积的间质和长骨的初级骨化中心进行分析，分别捕获了19,890和15,680个细胞。平均每个细胞检测到2841个基因。通过RNA velocity拟时序分析发现，从肢体芽间质祖细胞到成骨软骨前体细胞(OCP)是一个连续分化的过程，随后这些细胞的会分化为成骨和软骨细胞谱系。
人类胚胎肢芽和长骨的综合分析（图片引自文献[1]）
该研究进一步研究了肢芽发育过程中的间质细胞 (图2a)，描述了它们在肢芽轴线发育(axis patterning)定位和调控。接下来继续分析了8周的长骨，发现一些与干细胞增殖相关的基因在一个细胞群体中富集，提示该群体可能是胚胎骨骼干细胞/祖细胞(eSSPC)。同时，转录因子FOXP1和FOXP2也在eSSPC中高度富集。这些结果都表明以粘附分子CADM1为标志的eSSPC不仅代表了一种新的软骨膜亚群，也可能拥有调节长骨发育和初级骨化中心形成的功能。有趣的是，在人类胚胎颅骨中也发现了具有相似表型和转录调控网络，可能来自于神经嵴的干祖细胞(NCDC)。
eSSPC高度富集FOXP1和FOXP2（图片引自文献[1]）
该研究发现了人类胚胎骨骼干祖细胞和骨骼发育形成机制，绘制了完整的人类胚胎骨骼发生单细胞图谱，这些研究结果可能有助于开发新的细胞疗法来促进骨和软骨再生，从而为治愈骨骼疾病提供理论指导。
参考文献
1. He, J., Yan, J., Wang, J. etal. Dissecting human embryonic skeletal stem cell ontogeny by single-celltranscriptomic and functional analyses. Cell Res (2021).
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