张天宇/马竞通过单细胞测序揭示先天性小耳畸形潜在发病机制

 撰文 | 王聪 编辑 | 王多鱼 排版 | 水成文

耳朵，和眼睛一样，使我们探索世界、感知万物的重要窗口，然而，却有许多人因为各种各样的先天和后天因素，无法听清这个世界，甚至进一步导致无法语言交流。

世界卫生组织（WHO）2021年3月发布的《世界听力报告》显示，目前全球有五分之一的人听力受损，听力损失影响全球超过15亿人，而且近年来，这一数字正在逐年增加。

今天（3月3日），是全国爱耳日，今年爱耳日的主题是“关爱听力健康，聆听精彩未来”。今天，我们一起来看一项来自复旦大学附属眼耳鼻喉科医院的关于耳病的最新研究成果。

先天性小耳畸形（Microtia），也被称为先天性外中耳畸形，是世界范围内常见的颅面先天缺陷，表现为重度耳廓发育不全、有外耳道闭锁或狭窄、中耳畸形，对儿童的身体和心里产生不良影响。然而，现有的治疗手段（全耳廓再造和听功能重建手术）有不良后果，而且该疾病的发病机制目前仍知之甚少。

近日，复旦大学附属眼耳鼻喉科医院 张天宇 、 马竞 等在 Clinical and Translational Medicine 期刊发表了题为： Single-cell transcriptomics reveals pathogenic dysregulation of previously unrecognised chondral stem/progenitor cells in children with microtia 的研究论文。 研究团队使用单细胞转录组测序技术，系统地注释了人类耳廓软骨中的软骨相关细胞亚型，并首次鉴定了软骨层中存在一种新型的成体 软骨干/祖细胞 （CSPCs） ，可能具有定向软骨细胞分化的潜力，并发现了CSPCs中转录因子SOX8和EGR1的失调可能通过影响软骨发育和氧化应激反应从而导致先天性小耳畸形的发生。 这一发现为进一步探索先天性小耳畸形的发病机制奠定了理论基础，并为治疗提供了潜在思路。  

耳廓软骨中细胞类型组成和功能表征可以增加我们对先天性小耳畸形的了解，因此，研究团队在这些组织中进行了第一次单细胞转录组测序研究。 研究团队对3例先天性小耳畸形儿童和6例正常对照组 （2名儿童和4名成人） 的耳廓软骨进行了单细胞转录组测序分析，共获得了47214个细胞的转录组信息，通过无监督聚类分析，结合细胞类型特异性标记基因，这些细胞被鉴定为七种细胞类型，其中有4种软骨相关细胞类型，包括软骨干/祖细胞 （CSPCs） 、软骨细胞 （Chonds） 、基质干细胞/祖细胞 （SSPCs） 、 基质细胞 （SCs） ，以及免疫细胞、血管周围细胞和内皮细胞。  

其中，软骨干/祖细胞 （CSPCs） 表达EGR1、HES1、COL2A1和CYTL1，且具有直接分化为软骨细胞（Chonds）的潜力，研究团队认为，这是软骨层中存在的一种新型成体软骨干/祖细胞（CSPCs）。 进一步地，研究团队探索了软骨谱系异常在先天性小耳畸形发生中的作用，分析结果显示，与其它细胞亚型相比，先天性小耳畸形儿童中软骨干/祖细胞（CSPCs）比例显著降低，CSPCs的功能异常程度最大，转录因子的失调只出现在CSPCs中。这些结果表明，CSPCs可能是先天性小耳畸形发生的关键环节。 接下来，研究团队通过PageRank算法发现，转录因子SOX8的下调和转录因子EGR1的上调与先天性小耳畸形发生最为相关，前者靶基因与软骨发育过程相关，后者靶基因与氧化应激有关。此外，研究团队还通过免疫组化实验进一步证实，先天性小耳畸形儿童的软骨干/祖细胞（CSPCs）中SOX8蛋白表达下降，EGR1蛋白表达增加，进一步证实了上述发现。  

总的来说，该研究通过单细胞转录组测序，系统地注释了人类耳廓软骨中的软骨相关细胞亚型。该研究还首次描述了软骨层中存在的一种新型成体软骨干/祖细胞（CSPCs），其可能具有定向分化为软骨细胞的潜力，并发现了CSPCs中转录因子SOX8和EGR1的失调可能通过影响软骨发育和氧化应激反应从而导致先天性小耳畸形的发生。这一发现为进一步探索小耳畸形的发病机制奠定了理论基础，并为潜在的治疗提供了新的途径。 

论文链接 ： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ctm2.702