软骨细胞选择性剪接图谱揭示骨关节炎发病新机制及潜在治疗靶点

本研究针对骨关节炎(OA)治疗靶点匮乏的临床困境，通过整合101例人软骨细胞RNA-seq数据和GWAS分析，首次绘制了软骨细胞在静息态和纤维连接蛋白片段(FN-f)刺激下的剪接数量性状位点(sQTL)图谱。研究发现FN-f可诱导与OA组织相似的590个差异剪接基因，CRISPR实验证实SNRNP70外显子8剪接变异可驱动OA样基因表达谱。研究鉴定出7188个sQTL位点，其中6个与OA风险基因共定位，为揭示OA遗传机制提供了新视角。该成果发表于《Nature Communications》，为开发RNA剪接靶向疗法奠定基础。

　　

骨关节炎困扰着全球超过5亿患者，这种以关节软骨退变为特征的慢性疾病，目前仍缺乏有效阻止病情进展的治疗方法。尽管全基因组关联研究(GWAS)已发现数百个OA风险位点，但绝大多数位于非编码区，其分子机制如同雾里看花。更棘手的是，现有研究多聚焦基因表达调控，却忽视了另一个关键层面——选择性剪接(alternative splicing)。软骨组织特有的剪接模式变化与OA密切相关，但相关调控网络始终是个黑箱。

为破解这一难题，由Seyoun Byun、Jacqueline Shine等组成的跨国团队在《Nature Communications》发表重要成果。研究人员独辟蹊径，将目光投向软骨细胞剪接调控的遗传基础。他们创新性地采用纤维连接蛋白片段(FN-f)刺激模型——这种存在于OA患者关节液中的物质，能完美模拟软骨细胞的病理状态。通过对101例人原代软骨细胞进行RNA测序(RNA-seq)，结合CRISPR基因编辑和sQTL分析，首次绘制出OA相关剪接变异的全景图谱。

关键技术方法包括：1）采集101例非OA供体软骨细胞进行FN-f/PBS处理，16例OA患者软骨组织作为对照；2）LeafCutter软件分析差异剪接事件；3）CRISPR-Cas9构建SNRNP70外显子8缺失模型；4）QTLtools进行剪接数量性状位点(sQTL)分析；5）coloc包实现sQTL与OA GWAS数据的共定位分析。

FN-f诱导软骨细胞OA样剪接变化

研究发现FN-f刺激导致590个基因发生显著剪接改变（|ΔPSI|>0.15），这些差异剪接基因富集于FGFR1信号、肌动蛋白骨架重组等OA相关通路。更引人注目的是，FN-f诱导的剪接模式与真实OA组织高度相似，证实该模型的有效性。蛋白互作网络分析揭示，这些剪接变异基因形成以GPCR信号、hedgehog通路为核心的调控网络。

SNRNP70剪接变异的致病机制

研究人员锁定SNRNP70基因外显子8的剪接异常——该变异在FN-f和OA软骨细胞中均显著下调。通过CRISPR构建外显子8杂合缺失(Het-KD)模型，发现135个差异表达基因形成独特的"OA特征谱"：促炎因子CXCL8、MMP13等显著上调，而维持软骨稳态的PEG3、SEMA3E等下调。这一结果首次证实，单个剪接事件足以驱动OA特征性基因表达改变。

软骨细胞sQTL图谱的绘制

研究团队鉴定出7188个sQTL影响3056个基因，其中738个为静息态特异、343个为FN-f刺激特异。约55%的sQTL在GTEx数据库中未见报道，凸显软骨组织的独特性。值得注意的是，sQTL主要分布在剪接位点附近（45%在5kb内），且多数独立于eQTL效应。条件分析还发现182个次级信号，提示复杂的等位基因异质性。

RNA结合蛋白的调控作用

通过整合ENCODE的eCLIP数据，发现AATF等12种RNA结合蛋白(RBP)与sQTL显著相关。以SNHG29基因为例，rs11879158位点与AATF结合位点重叠，且AATF表达与剪接效率高度相关（R²=0.458），揭示RBP介导的剪接调控可能是OA遗传风险的重要机制。

OA风险基因的共定位发现

将sQTL与11种OA表型GWAS数据共定位，发现6个潜在致病基因。其中PBRM1的发现尤为关键——这个编码SWI/SNF染色质重塑复合体亚基的基因，虽邻近已知风险位点rs3774354，但通过剪接调控机制首次被确认为OA候选基因。其他共定位基因如调控糖代谢的GCAT和染色质调节因子HMGN1，均为OA治疗提供了新靶点。

这项研究的意义在于：首次系统解析软骨细胞剪接变异的遗传基础，建立FN-f刺激的OA研究新范式；发现SNRNP70等关键剪接调控因子可作为治疗靶点；通过sQTL-GWAS共定位鉴定出6个新型OA风险基因，其中PBRM1的发现为解释3p21风险位点提供新机制。研究不仅深化了对OA发病机制的理解，更开辟了RNA剪接靶向治疗的新方向。未来研究可进一步探索：1）关键剪接因子在OA不同病程的动态变化；2）基于类器官模型验证靶点有效性；3）开发小分子剪接调控剂。该成果为开发精准医学时代的OA治疗策略奠定重要基础。