2025-07-28
概览介绍
上海同济大学附属口腔医院研究发现，骨骼干 / 祖细胞（SSPCs）分泌的胰岛素样生长因子 2（IGF2）通过 STAT3 信号通路调控骨骼发育与稳态，而非成骨细胞来源的 IGF2，这一发现为 Silver-Russell 综合征（SRS）相关骨骼畸形的治疗提供了新靶点。针对 STAT3 的激动剂（如 colivelin）可逆转 IGF2 缺失导致的骨形成缺陷，有望成为治疗 SRS 及其他骨骼发育异常疾病的潜在药物，为临床干预提供了全新思路。
派森诺生物为该研究提供了单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）分析服务，凭借精准的细胞分群、基因表达图谱绘制及细胞通讯分析技术，助力解析 IGF2 在骨微环境中的特异性表达模式，为研究突破奠定了关键基础。
研究背景
Silver-Russell 综合征（SRS）是罕见生长发育障碍病，发病率约 1/30,000-100,000，表现为生长迟缓、骨骼不对称、小颌畸形等，严重影响生活质量。约 60% 病例与遗传异常相关，胰岛素样生长因子 2（IGF2）基因突变是常见病因，但其调控骨骼发育的具体机制不明。
IGF2 在胚胎及出生后生长中起关键作用，敲除小鼠出生体重降 60%，长骨发育受损。但骨骼微环境中 IGF2 的主要来源、作用是通过全身循环还是局部分泌实现，仍是破解 SRS 骨骼畸形机制的关键问题。
研究思路
研究结果
1
骨微环境中 Igf2 的单细胞表达与调控网络
单细胞转录组测序识别出骨髓间充质细胞的 8 个亚群，注释为骨骼干细胞（BMSC-1、BMSC-2）、前成骨细胞（Pro-OB）、成骨细胞（OB）等成骨谱系细胞，及软骨细胞、平滑肌细胞等类型；定位到 Igf2 基因 高度富集于骨骼干细胞（SSPCs） 亚群（BMSC-1、BMSC-2、Pro-OB），而成骨细胞（OB）中表达显著降低；成骨谱系分化轨迹分析显示，Igf2 表达随细胞成熟（从 Pro-OB 向 OB 分化）逐渐下降；细胞通讯分析揭示，SSPCs 通过 IGF 信号通路 与前成骨细胞（Pre-OB）、软骨细胞等形成旁分泌调控网络。
小结：首次解析骨微环境中 Igf2 的 细胞特异性表达模式 及互作网络，为后续探究其对骨骼发育的调控机制奠定核心线索。
2
SSPCs 来源 IGF2 缺失的小鼠骨骼表型解析
OsxCre 介导 IGF2 敲除的 CKO 小鼠，Micro-CT 及 X-ray 示股骨皮质变薄、骨体积比下降，骨小梁稀疏紊乱；H&E、Masson 染色显骨组织形态异常，TRAP 染色及破骨标志物无差异，而成骨标志物（OCN、OPN、ALP、PINP）及骨形成速率显著降低 。
小结：通过多维度表型分析，明确SSPCs来源的IGF2缺失主要通过抑制骨形成（而非促进骨吸收）诱导骨骼畸形 ，为解析IGF2调控骨骼发育的功能奠定关键表型基础。
3
Prx1⁺ 骨骼干 / 祖细胞来源 IGF2 缺失的骨骼表型验证
Prx1Cre 介导 IGF2 敲除的 CKO 小鼠，Micro-CT 及 X-ray 显示股骨皮质厚度、骨体积比显著降低，骨小梁变薄、数量减少；组织染色（H&E、Masson）及成骨标志物（OCN、OPN、ALP、PINP）检测，均提示成骨功能受损，破骨活性无差异 。
小结：与 Osx⁺ 细胞敲除模型协同，验证 Prx1⁺ SSPCs 来源的 IGF2 对骨形成的关键调控作用 ，强化 “SSPCs 是 IGF2 核心分泌细胞” 的结论 。
4
成骨细胞来源 IGF2 缺失的骨骼表型分析
对 OcnCre 介导 IGF2 敲除的小鼠，Micro-CT、X-ray 显示股骨皮质 / 松质骨参数（Ct.Th、BV/TV 等）无差异；H&E、Masson 染色及TRAP染色，结合OCN、OPN、ALP 等成骨 / 破骨标志物检测，均未发现显著表型变化。
小结：与SSPCs 敲除模型对比，明确 成骨细胞来源的IGF2不调控骨骼发育 ，进一步支撑 “SSPCs 是 IGF2 骨调控核心来源” 的结论。
5
SSPCs 来源 IGF2 缺失的转录组机制解析
分选骨组织 CD200⁺间充质细胞，经 RNA-seq 分析差异基因，GO/KEGG 富集显示 JAK-STAT 信号通路显著下调 ；核心分子Stat3的 mRNA、蛋白及磷酸化水平，在 IGF2 敲除组均显著降低 。
小结：锁定 JAK-STAT 通路及STAT3靶点 ，揭示 IGF2 调控成骨的分子桥梁，为机制验证奠定基础。
6
STAT3 激动剂的骨骼修复效应验证
体外给 IGF2 敲除（CKO）小鼠 BMSCs 加 colivelin，激活 p-STAT3，恢复 ALP 活性、钙结节形成，上调Col1a1/Alp等成骨基因；体内注射后，CKO 小鼠股骨 BV/TV、Tb.N 等骨参数改善，畸形逆转 。
小结：明确 STAT3 激动剂可挽救 IGF2 缺失的骨缺陷 ，既验证机制，又为 SRS 治疗提供药物靶点支撑 。
研究结论
本研究揭示，胰岛素样生长因子 2（IGF2）主要由骨骼干 / 祖细胞（SSPCs，如 Osx⁺、Prx1⁺细胞）分泌，而非成骨细胞；其通过激活 STAT3 信号通路 调控成骨分化，维持骨骼发育与稳态。当 SSPCs 中 IGF2 缺失时，会引发骨骼畸形；而 STAT3 激动剂 colivelin 可逆转该缺陷 。该成果明确了 IGF2 调控骨骼发育的 细胞特异性和分子机制 ，为 Silver-Russell 综合征（SRS）等骨骼发育异常疾病的治疗，提供了关键靶点与潜在策略。
