強直性脊柱炎(AS)是一種主要累及骶髂關節(jié)、脊柱及外周關節(jié)的慢性風濕性疾病，其特征性的病理進程包括關節(jié)軟骨的進行性侵蝕和融合，最終導致脊柱與關節(jié)的強直畸形，成為患者致殘的主因。AS患者同時存在局部新骨形成和系統(tǒng)性骨丟失的復雜現象，這可能是由于局部破骨功能受損。作為破骨細胞前體(OCP)，外周血單個核細胞(PBMCs)在AS患者中表現出了較弱的破骨細胞生成能力，且與病程負相關，表明PBMCs向破骨細胞譜系分化的障礙可能參與AS病變，對炎癥性骨生成具有潛在治療意義。

本研究對健康供體及不同時期AS患者的PBMCs進行了單細胞轉錄組學分析，揭示了單核細胞重新聚集后OCP發(fā)育模式及其在AS發(fā)病和不同預后階段的改變。核糖體合成，尤其是其代表性分子RPS17，對單核細胞向具有OCP特征的狀態(tài)演化至關重要。在AS的發(fā)病和進展過程中，RPS17依賴的核糖體合成呈現下降趨勢，這種功能減弱參與了AS的炎癥性骨形成和關節(jié)強直性破壞。動物實驗證實，條件性敲除RPS17可改善卵巢切除(OVX)誘導的骨丟失并增強破骨細胞生成，而過表達RPS17能改善AS樣小鼠的關節(jié)病變，局部注射過表達RPS17的單核源性OCP則在避免促進骨丟失的同時，顯著緩解了關節(jié)異常，表明其具有預防和治療AS外周病變的潛力，其機制與增強關節(jié)表面破骨細胞生成及OCP的T細胞抑制功能相關。

1.單核細胞的單細胞轉錄分析

為表征AS患者的單核細胞免疫特征，對14例患者和3例健康供體(HDs)的PBMCs進行了單細胞RNA測序(scRNA-seq)。將AS患者分為三組：未經治療的高活動度初診患者(EAs)、出現脊柱畸形或外周關節(jié)破壞的晚期患者(LDs)，以及經規(guī)范化治療后達到臨床緩解的患者(RMs)。通過UMAP聚類分析共鑒定出23個細胞簇，依據基因表達特征將簇2、3、6、10、16定義為單核細胞并進行后續(xù)的轉錄組整合分析。對重新聚類后的38,654個單核細胞進一步劃分為11個亞群，根據CD14/CD16表達狀態(tài)，亞群-0/1/2/5/9被注釋為經典單核細胞(C monos；CD14^brightCD16^dim)，亞群-3/10被注釋為非經典單核細胞(N monos；CD14^dimCD16^bright)，亞群-4/6/8被注釋為中間型單核細胞(Inter monos；CD14^brightCD16^bright)，而亞群-7由于缺乏CD14和CD16，被注釋為CD14^dimCD16^dim單核細胞。在EAs中，C monos的比例高于HDs，功能富集分析顯示，CD14^dimCD16^dim單核細胞更多參與多核破骨細胞分化、破骨細胞融合及黏膜固有免疫應答。

2.不同單核細胞類型的破骨細胞生成潛能

對不同單核細胞亞型的破骨細胞生成潛能進行比較發(fā)現，CD16^?的單核細胞展現出的破骨細胞生成能力，形成的破骨細胞數量最多，且高表達破骨細胞相關蛋白(如CTSK、MMP9、TRAP和NFATC1等)，其中CD14^brightCD16^?細胞的生成能力強。CD16⁺的單核細胞(包括N monos和Inter monos)的破骨細胞生成能力則相對較低。CD14^dimCD16^dim單核細胞由于其多能性，尤其是在細胞融合和多核化方面的優(yōu)勢，因此具備顯著的破骨細胞分化潛力，細胞軌跡分析也支持其在發(fā)育早期具有多能性特征。

3.AS的特征是單核細胞向OCP譜系分化的減少

細胞從早期狀態(tài)(state-1，主要為CD14^dimCD16^dim單核細胞)經state-3，向高破骨細胞生成潛能的終末狀態(tài)(state-4/5)發(fā)展。但在AS患者中，代表早期階段的state-2細胞增多，而代表成熟OCP的state-4/5細胞減少，同時伴隨早期分子標記(如MT-ND6、NAMPT)表達上升，而OCP相關標記(如CSTA、CFD)表達下降，這共同導致了外周破骨細胞生成減少。機制上，該發(fā)育軌跡受兩個關鍵生物學過程驅動：在1-3階段，核糖體合成是推動OCP早期發(fā)育的核心因素(涉及RPLP1、RPL13、RPS12、RPS28等分子)；在3-4階段，宿主防御與炎癥反應(涉及CD14、S100A8/A9/A12等分子)進一步促進其向成熟OCP發(fā)展。核糖體分子在誘導過程中的表達上調以及其敲低實驗抑制破骨細胞生成的結果，揭示了核糖體合成對OCP發(fā)育的必要貢獻，以及宿主防御反應在此過程中的關鍵作用。

4.AS患者單核細胞外周血中RPS17表達降低

AS患者單核細胞的核糖體合成功能減弱，翻譯下調基因增多，進而導致AS相關OCP發(fā)育受損。其中關鍵分子CD14與RPS17的表達水平從HDs到AS患者逐漸下降，RPS17的低表達導致破骨細胞生成不足，無法有效吸收新生骨，從而參與AS異常骨形成和關節(jié)病理改變。功能實驗證實過表達RPS17能增強并恢復破骨細胞分化能力，且該作用獨立于RANK等經典破骨調控通路，表明RPS17通過維持核糖體合成特異性調控破骨細胞發(fā)育，其表達不足是AS骨代謝失衡的重要原因。

5.RPS17-CKO可改善破骨細胞生成性骨丟失

RPS17條件性敲除(RPS17-CKO)能夠顯著改善OVX誘導的小鼠骨質疏松性骨丟失。在不影響OVX小鼠正常生理表型的情況下，能顯著減輕小鼠骨丟失和骨小梁損傷；骨密度(BMD)、骨體積分數(BV/TV)、骨小梁厚度(Tb. Th)和數量(Tb. N)等骨質量參數增加，以及骨小梁分離度(Tb. Sp)的降低，減少了骨小梁結構的破壞。RPS17-CKO部分阻斷了OVX小鼠骨小梁面積(Tb. Ar)的減少，降低了破骨細胞的異常增多。此外，敲除RPS17的OCP分化能力急劇下降，進一步證實了RPS17是促進破骨細胞生成的關鍵分子，靶向抑制RPS17能夠有效抑制破骨細胞生成，從而緩解骨吸收亢進導致的骨丟失，因此RPS17可能為治療以過度骨吸收為特征的疾病(如骨質疏松)提供新的策略。

6.RPS17過表達可緩解AS模型小鼠的表型

通過構建AS模型小鼠并關節(jié)內注射特異性過表達RPS17的腺相關病毒(CD11b-promoter-RPS17-AAVs)，驗證了RPS17在AS病變中的關鍵作用。實驗證實該病毒能有效靶向遞送至關節(jié)區(qū)域RANK⁺的OCPs。在AS模型小鼠中，雖然RANK表達普遍增強，但RPS17表達顯著降低，而RPS17過表達治療后兩者熒光信號均有增強，成功在動物水平復現了患者病理特征。治療顯著改善了小鼠的踝關節(jié)腫脹程度和關節(jié)炎評分，關節(jié)退變、骨贅形成及新生骨量也得到緩解，同時破骨細胞數量增加。這些結果證明，通過病毒靶向過表達RPS17能有效促進破骨細胞生成、增強骨吸收能力，從而減輕AS相關的異常骨形成和關節(jié)破壞，進一步確立了RPS17介導的破骨細胞生成在緩解AS病變中的直接因果關系和治療潛力。

7.RPS17過表達單核細胞源性OCPs在AS樣病變中的治療價值

考慮到全身性過表達RPS17可能加劇骨丟失的風險，本研究探索了一種更安全有效的細胞治療策略。利用RPS17過表達的人單核源OCPs進行治療，這些細胞不僅高表達髓源性抑制細胞(M-MDSC)標志物(CD11b、CD33和SPARC)并有效抑制T細胞增殖，具備抗關節(jié)免疫炎癥的潛力，而且能靶向遞送至關節(jié)表面的鄰近骨組織，增強局部破骨細胞生成以吸收異常新生骨，同時避免在軟骨下骨中過度激活破骨細胞。與直接注射RPS17過表達病毒(AAVs)會導致全身骨量減少不同，細胞治療能顯著改善AS模型小鼠的關節(jié)腫脹、關節(jié)炎評分、關節(jié)退變及骨贅形成，且不引起明顯的骨丟失或移植物抗宿主病等不良反應。這些結果表明，基于RPS17過表達OCPs的細胞療法既能通過“局部破骨增強"和“免疫抑制"雙重機制有效緩解AS樣關節(jié)病變，又具有更高的安全性，凸顯了基因修飾對細胞治療效果的提升價值。

這項研究系統(tǒng)闡述了AS患者外周血中OCP發(fā)育異常的機制，指出核糖體合成功能障礙是導致OCP向成熟破骨細胞分化受阻的關鍵原因。研究人員通過單細胞轉錄組分析發(fā)現，AS患者體內單核細胞向OCP譜系分化的軌跡中，核糖體蛋白RPS17的表達顯著下降，且其降低程度與疾病進展相關，這直接削弱了骨吸收能力，導致關節(jié)部位異常新骨形成和強直性破壞。研究進一步驗證了RPS17在調控破骨細胞生成中的核心作用，并創(chuàng)新性地提出通過局部注射RPS17過表達的單核OCP進行細胞治療，能在不引起全身性骨丟失的前提下，有效改善AS模型小鼠的關節(jié)炎癥和骨贅形成，為AS的靶向治療提供了新策略。