Devel Cell：科学家识别出对胎儿骨骼发育非常重要的特殊蛋白伴侣

胎儿的骨骼发育是通过生长板上无血管的软骨向血管化骨的转化而发生的，这就需要成骨细胞前体与血管的协调动员过程；近日，一篇发表在国际杂志Developmental Cell上题为“YAP and TAZ couple osteoblast precursor mobilization to angiogenesis and mechanoregulation in murine bone development”的研究报告中，来自宾夕法尼亚大学等机构的科学家们通过研究识别出了YAP和TAZ一对蛋白或能作为子宫内胎儿骨骼发育的导体，相关研究结果或为研究成骨不全症（osteogenesis imperfecta，脆骨病，一种遗传性疾病）等人类遗传性疾病提供了重要线索。

这项基于小型动物的研究增加了科学家们对机械生物学领域研究的理解，该领域主要研究机械力影响机体生物学特性的分子机制。研究者Joel Boerckel说道，尽管科学家们对人类骨骼发育的机械生物学特性进行了超过一个多世纪的研究，但对于其背后的细胞和分子基础而言并不清楚，这项研究中，我们识别出了一种新的细胞群，在力激活基因调节蛋白YAP和TAZ的引导下，其或许是将机体早期软骨模板转化为骨骼的关键。

科学家识别出对胎儿骨骼发育非常重要的特殊蛋白伴侣。

图片来源：Developmental Cell (2023). DOI:10.1016/j.devcel.2023.11.029

通过梳理发育中的小鼠肢体中单一细胞所表达的基因，进而再通过单细胞测序，研究人员发现并描述了一类名为血管相关成骨细胞前体（VOPs，vessel-associated osteoblast precursors）的细胞，其能“侵入”血管旁的早期软骨中；由于成骨细胞是形成和固定骨骼所需要的细胞，这些细胞在本质上是骨骼的“祖父母”，而成骨细胞则是骨骼的“父母”。而且，重要的是，YAP和TAZ蛋白对对于机体的自然运动非常敏感，此前研究人员发现这对于机体早期骨骼发育和再生至关重要，这一蛋白对能作为VOPs的向导，传递从机体机械生物学中所收集到的信号。

研究人员发现，YAP和TAZ有助于引导血管整合到软骨中，这是骨骼发育的重要方面，他们首先从人类细胞模型中遗传性移除YAP和TAZ蛋白来证明其作用，这两种蛋白似乎呢狗阻断血管发生（即新血管形成的过程），随后，研究人员利用名为CXCL12的特殊蛋白来处理这些人类细胞模型，CXCL12蛋白能恢复YAP和TAZ蛋白的功能并重启正常的血管发生过程。目前研究人员利用其在骨骼发育中的探索来进一步理解其机械生物学特性。研究者Boerckel说道，对骨骼发育的研究是机械生物学研究的发源地，比如，沃尔夫骨转化定律（Wolff's Law of Bone Transformation）认为，松质骨（trabecular bone，一种由小梁状骨组织构成的多孔骨）会根据施加在它身上的压力来以某种方式不断适应，但研究者Julius Wolff在其1894年撰写的书中花了更多时间来关注机体骨骼的发育，而不是松质骨。

根据本文研究人员对骨骼发育和机械生物学研究中所收集到的信息，他们或许提供了一些知识并希望能帮助开发治疗人类遗传性和先天性肌肉骨骼疾病的治疗性手段，这就包括脆骨病（brittle bone disease，机体不能正确制造胶原蛋白，导致机体骨骼容易发生断裂）或关节弯曲（由于胎儿活动受限，其机体关节发育不正常）。研究者Boerckel表示，目前我们正在努力利用这些研究发现来靶向作用这些细胞和途径（无论是通过直接的机械手段还是药物手段）来恢复细胞功能以及子宫内胎儿的正常骨骼发育，从而潜在预防这些疾病的发生。

综上，本文研究结果确定了血管相关成骨细胞前体在机体骨骼发育过程中的特殊功能。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Joseph M. Collins, Annemarie Lang,Cristian Parisi, et al. YAP and TAZ couple osteoblast precursor mobilization to angiogenesis and mechanoregulation in murine bone development, Developmental Cell (2023). DOI:10.1016/j.devcel.2023.11.029