《自然》雜志發(fā)表了康奈爾醫(yī)學(xué)院和紐約特種外科醫(yī)院團(tuán)隊的新研究，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種全新的椎骨干細(xì)胞（vSSC），它是椎骨形成的關(guān)鍵，同時vSSC表達(dá)的一種分泌蛋白MFGE8能夠吸引癌細(xì)胞并促進(jìn)它們生長。

這可以部分解釋為什么腫瘤骨轉(zhuǎn)移時，會對椎骨情有獨鐘。

其實，雖然同為骨骼，但是椎骨和長骨卻有著不同的發(fā)育起源和生理特征。因此，研究者們猜測，椎骨和長骨或許在形成機(jī)制上有所不同，而這也決定了一些椎骨相關(guān)疾病的發(fā)生。

研究者分離了長骨和椎骨中的典型骨干細(xì)胞，進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析，發(fā)現(xiàn)長骨干細(xì)胞（lbSSC）和椎骨干細(xì)胞之間的轉(zhuǎn)錄譜差異的確很大。

分析中，研究者發(fā)現(xiàn)，embigin（EMB）是一個值得關(guān)注的細(xì)胞標(biāo)記物，可以從現(xiàn)有定義的骨干細(xì)胞中分離出非干細(xì)胞成骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞。對于確定骨干細(xì)胞免疫表型來說，這無疑是個很有價值的新發(fā)現(xiàn)。

對比長骨干細(xì)胞和椎骨干細(xì)胞的差異基因，研究者最終確定了Zic1和Pax1兩個轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)基因，它們能夠驅(qū)動椎骨干細(xì)胞特異性標(biāo)記物的表達(dá)，可作為椎骨干細(xì)胞的標(biāo)記。

椎骨干細(xì)胞對于椎骨的發(fā)育非常重要，研究者特異性刪除了其中的成骨相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子osterix，小鼠表現(xiàn)出嚴(yán)重的椎骨缺陷，包括嚴(yán)重的脊柱后凸和大部分背神經(jīng)弓缺失，骨質(zhì)量降低50%，小鼠100%癱瘓。

不過，小鼠還有一定殘留的椎骨，說明可能存在其他的椎骨干細(xì)胞。

椎骨干細(xì)胞功能障礙導(dǎo)致小鼠椎骨發(fā)育不全

既然椎骨干細(xì)胞特異性負(fù)責(zé)椎骨的形成，那么這些細(xì)胞也很有可能參與優(yōu)先侵犯椎骨的典型疾病，例如腫瘤的椎骨轉(zhuǎn)移偏好。

研究者將EO771、4T1.2、Py8119等乳腺癌細(xì)胞注射到小鼠體內(nèi)，形成自發(fā)轉(zhuǎn)移模型，果然觀察到椎骨中存在更多的初始播種癌細(xì)胞，而且這與血流的變化無關(guān)。

研究者將長骨干細(xì)胞和椎骨干細(xì)胞分別移植到小鼠腿部形成骨類器官，發(fā)現(xiàn)椎骨干細(xì)胞衍生的類器官存在更多腫瘤細(xì)胞浸潤，也就是說它的轉(zhuǎn)移募集率更高。

椎骨干細(xì)胞更容易吸引癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，起作用的是椎骨干細(xì)胞分泌的乳脂球表皮生長因子（MFGE8）。MFGE8在椎骨干細(xì)胞中的表達(dá)高于長骨干細(xì)胞，但在其他骨細(xì)胞類型，例如破骨細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和多種白細(xì)胞之間表達(dá)并無差異。

MFGE8能夠有效誘導(dǎo)乳腺癌、前列腺癌和肺癌細(xì)胞遷移。當(dāng)敲除小鼠的Mfge8，長骨干細(xì)胞和椎骨干細(xì)胞對癌細(xì)胞的誘導(dǎo)遷移能力差異不再顯著。

敲除Mfge8之后骨干細(xì)胞誘導(dǎo)遷移能力無差異

MFGE8不僅影響癌細(xì)胞遷移，實驗結(jié)果顯示，MFGE8還能夠促進(jìn)癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移后的生長。將Py8119細(xì)胞注射到Mfge8敲除小鼠的L6椎骨中，癌細(xì)胞生長是不如對照組的。

研究者認(rèn)為，這項研究的意義不僅在找到了腫瘤骨轉(zhuǎn)移偏好的背后機(jī)制，也能夠為其他脊椎疾病提供新的見解，臨床上的許多脊椎問題可能都能夠從椎骨干細(xì)胞中得到解答。

目前，研究者們正在尋找阻斷MFGE8的方法，或許這能夠降低癌癥患者脊椎轉(zhuǎn)移的風(fēng)險。

參考資料：

[1]Sun, J., Hu, L., Bok, S. et al. A vertebral skeletal stem cell lineage driving metastasis. Nature (2023). https:///10.1038/s41586-023-06519-1

[2]https://www./articles/d41586-023-02851-8

[3]https://www./articles/d41586-023-02768-2

[4]https://news.weill./news/2023/09/study-reveals-why-cancer-may-spread-to-the-spine