Single-cell 转录组测序揭示雄黄改善骨髓增生异常综合征小鼠红细胞生成机制：为血液疾病治疗带来新曙光

《Cancer Cell International》：Single-cell transcriptome sequencing reveals the mechanism of Realgar improvement on erythropoiesis in mice with myelodysplastic syndrome

为解决骨髓增生异常综合征（MDS）治疗手段有限、贫血症状缺乏有效疗法及雄黄治疗 MDS 机制不明等问题，研究人员开展了雄黄及其主要活性成分 As2S2对小鼠红系祖细胞影响的研究。结果表明雄黄可促进红系祖细胞分化、改善血细胞计数，该研究为优化其在血液疾病治疗中的应用提供策略。

　　在血液疾病的研究领域，骨髓增生异常综合征（Myelodysplastic Syndrome，MDS）一直是困扰医学界的难题。MDS 是一种恶性造血肿瘤性疾病，患者外周血细胞减少，骨髓造血发育异常且无效造血，还面临着进展为急性髓系白血病（Acute Myeloid Leukemia，AML）的高风险。其中，贫血是 MDS 患者的主要症状之一，超过 80% 的患者存在造血功能障碍，这严重影响了患者的生活质量和预后。目前，MDS 的治疗主要依赖造血干细胞移植，但该方法存在诸多限制，如供体匹配困难、费用高昂等。此外，针对 MDS 贫血症状的有效治疗策略也十分有限。而雄黄作为一种传统中药，在 MDS 治疗中展现出一定的潜力，但其作用机制却并不明确。为了深入探究雄黄在 MDS 治疗中的奥秘，上海中医药大学附属上海市中医医院的研究人员开展了一项极具意义的研究。
研究人员通过体内和体外实验，利用单细胞转录组测序技术，对雄黄及其主要活性成分 As₂S₂对小鼠骨髓红系祖细胞的影响进行了深入研究。该研究成果发表在《Cancer Cell International》上，为 MDS 的治疗提供了新的思路和理论依据。
在研究方法上，研究人员主要运用了以下关键技术：一是构建动物模型，使用 SPF 级 NUP98-HOXD13 融合基因小鼠（NHD13 小鼠）构建 MDS 模型，同时设置野生型小鼠作为对照；二是单细胞转录组测序，对小鼠骨髓细胞进行单细胞 RNA 测序，分析细胞的转录组特征；三是多种细胞分析技术，包括流式细胞术检测细胞表面标记、Western blot 检测蛋白表达、集落形成实验评估造血祖细胞功能等。
在研究结果方面：

1. 雄黄对 MDS 小鼠的治疗效果：研究发现，NHD13 小鼠作为 MDS 模型，其外周血细胞计数显著低于野生型小鼠。而经过一个月的雄黄治疗后，治疗组小鼠的白细胞（WBC）、红细胞（RBC）、血红蛋白（Hb）和血小板（PLT）计数显著增加，接近正常水平。同时，雄黄治疗未对小鼠的心脏、肝脏、脾脏和肾脏等器官造成明显影响，也未影响小鼠体重，表明雄黄治疗 MDS 安全有效。此外，集落形成实验显示，雄黄处理后，骨髓中 CFU-E 数量增加，虽 BFU-E 数量差异不显著但呈上升趋势，且促进了骨髓中终末红系祖细胞的成熟，说明雄黄主要作用于骨髓祖细胞，对髓外造血影响较小。
2. 单细胞转录组分析：对骨髓细胞进行单细胞转录组测序，共鉴定出 34 个不同的细胞簇和 12 种细胞类型。分析发现，与模型组相比，雄黄组中 CD34⁺细胞和 CD45⁺细胞比例增加，CD38⁺细胞比例下降。进一步对红系祖细胞进行亚聚类分析，将其分为 11 个亚簇，并确定了细胞分化轨迹。同时发现，雄黄处理后，红系祖细胞中晚期分化阶段（OrthoE）的细胞比例增加，早期分化阶段（ProE）的细胞比例降低，表明雄黄可促进小鼠红系祖细胞的成熟和分化。
3. As₂S₂对体外红系分化的影响：体外实验中，As₂S₂处理 MDS 小鼠骨髓细胞和 K562 细胞后，通过流式细胞术检测发现，As₂S₂显著增加了红系双阳性细胞（CD71⁺Ter119⁺）和红系标记物（CD235a 和 CD71⁺）的比例，表明 As₂S₂可促进体外红系分化，且该作用对 MDS 病理克隆具有特异性。
4. 差异基因功能富集分析：通过对不同组红系祖细胞的差异基因分析，发现雄黄处理后，与红细胞血红蛋白合成、氧结合和氧运输相关的基因上调，如 Snca、Lcn2、Gpx1、Hbb-bt 和 Hbb-y 等。同时，KEGG 分析表明，雄黄可能通过 IL-17 信号通路和 MAPK 信号通路促进红系分化。
5. 实验验证：Western blot 实验进一步验证了生物信息学结果，发现雄黄处理后，Ter119⁺细胞中 S100a8 和 S100a9 蛋白水平显著增加，这两种蛋白参与 IL-17 信号通路。此外，使用 ERK1/2 通路抑制剂 U0126 处理体外培养的骨髓细胞，发现抑制 ERK1/2 通路后，雄黄诱导的红系分化显著降低，表明 MAPK 通路在雄黄促进红系分化中起重要作用。
   在研究结论和讨论部分，该研究表明雄黄能显著且安全地改善 MDS 小鼠的血细胞计数，促进红细胞生成。其主要活性成分 As₂S₂在体外也能增强红系标记物的表达，促进红系分化。研究首次绘制了 MDS 小鼠的单细胞转录组图谱，确定了雄黄调控红系祖细胞的差异表达基因和信号通路，为深入理解 MDS 的病理生理机制提供了新视角。然而，该研究也存在一些局限性，如对关键基因的深入研究不足、相关信号通路的作用有待进一步验证、样本量有限等。未来的研究可针对这些问题展开，进一步挖掘雄黄在 MDS 治疗中的潜力，为临床治疗提供更有效的方案。总之，这项研究为 MDS 的治疗开辟了新的方向，有望为广大患者带来新的希望。