RUNX1在皮肤成纤维细胞的一个亚群中表达,并与系统性硬化症的疾病严重程度相关

RUNX1 is expressed in a subpopulation of dermal fibroblasts and is associated with disease severity of systemic sclerosis

作者信息Rezvan Parvizi, Zhiyun Gong, Helen C Jarnagin, Diana M Toledo, Tamar R Abel, Dillon Popovich, Madeline J Morrisson, Tammara A Wood, Sasha Shenk, Mrinal K Sarkar, Olesya Plazyo, Poulami Dey, Anthony Coon, Jake M Erba, Lam C Tsoi, Pei-Suen Tsou, Monique E Hinchcliff, Dinesh Khanna, Jonathan A Garlick, Johann E Gudjonsson, Patricia A Pioli, Michael L Whitfield
PMID41381303
发布时间2026-03
DOI10.1016/j.ard.2025.10.033

实验完整度

结合患者皮肤转录组、DNA甲基化及单细胞测序分析,并通过siRNA、药物抑制和CRISPR敲除进行体外功能验证。

主要模型

皮肤成纤维细胞(来自SSc患者和健康对照) 3D自组装皮肤组织模型 SSc患者皮肤活检样本

重点核对

RUNX1在SSc皮肤和成纤维细胞中的表达水平及其与mRSS的关联 RUNX1基因位点CpG甲基化状态(低甲基化) siRNA敲低和CRISPR敲除RUNX1对ECM基因表达的影响 Ro5-3335抑制RUNX1对成纤维细胞增殖、收缩和3D组织形成的影响

摘要

目的:成纤维细胞中 runt 相关转录因子 1(RUNX1)的激活与伤口愈合和纤维化有关;然而,RUNX1 在自身免疫性疾病系统性硬化症(SSc)纤维化进展中的作用仍不清楚。方法:利用 SSc 皮肤和成纤维细胞的基因表达、全基因组 DNA 甲基化和单细胞分辨率数据,我们分析了 RUNX1 失调对 SSc 皮肤纤维化的影响。随后,在二维和三维成纤维细胞培养中,使用 siRNA、药理学抑制和 CRISPR 敲除评估了 RUNX1 的功能。结果:对多个队列的基因表达分析表明,SSc 患者皮肤的皮肤纤维化严重程度与 RUNX1 表达水平之间存在关联。甲基化的表观基因组分析确定了 RUNX1 基因附近的低甲基化 5-胞嘧啶-磷酸-鸟嘌呤-3(CpG)位点,暗示其在 RUNX1 表达增加中的潜在作用。来自 SSc 个体皮肤活检的单细胞 RNA-seq 数据分析显示,在 SSc 中富集的成纤维细胞亚群中 RUNX1 较高,这些亚群被认为有助于纤维化。RUNX1 CRISPR 敲除导致 α 平滑肌肌动蛋白表达降低。抑制 RUNX1 活性导致成纤维细胞活化、收缩、细胞外基质成分和增殖率降低,包括 SFRP4、LUM 和 COL1A1 的减少。结论:这项研究首次证明了 RUNX1 在 SSc 皮肤纤维化发病机制中的潜在作用。RUNX1 与更严重的 SSc 纤维化相关,并与参与纤维化的皮肤成纤维细胞亚群相关。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
RUNX1在系统性硬化症皮肤纤维化中的作用及其表达调控机制是什么?
核心机制
RUNX1的表达受TGF-β信号调控,其基因启动子区域低甲基化导致表达上调,进而促进成纤维细胞活化、增殖和ECM产生。
主要证据
来自患者皮肤转录组和单细胞数据的分析显示RUNX1在SSc相关成纤维细胞亚群中高表达;体外实验(siRNA敲低、CRISPR敲除、Ro5-3335抑制)证实RUNX1调控ECM基因表达、成纤维细胞收缩和增殖。
研究意义
RUNX1可能作为SSc皮肤纤维化的潜在治疗靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

验证RUNX1在SSc皮肤中的表达及其与疾病严重程度的关联

检验RUNX1表达是否在SSc皮肤中升高,并评估其与疾病严重程度的相关性。

分析多个公开转录组数据集(包括GSE9285等)和队列(86例患者),比较SSc与健康对照皮肤中RUNX1表达;分析RUNX1表达与mRSS和ILD的相关性;进行GSVA分析鉴定相关细胞信号通路。

2

单细胞水平解析RUNX1的表达细胞亚群

确定RUNX1在皮肤成纤维细胞中的具体表达亚群。

分析公开的scRNA-seq数据(GSE138669,12例dcSSc和10例健康对照),对成纤维细胞进行聚类,检测RUNX1在不同亚群的表达,并分析与纤维化相关基因(FN1、LUM等)的共表达。

3

验证TGF-β对RUNX1表达的调控

检验TGF-β信号是否诱导RUNX1表达。

用TGF-β1处理分离的正常成纤维细胞,检测RUNX1蛋白水平;分析公开的微阵列数据(GSE12493)中TGF-β1处理对SSc成纤维细胞RUNX1表达的时间效应;并分析fresolimumab(TGF-β抑制剂)临床试验数据中RUNX1表达变化。

4

评估RUNX1敲低对成纤维细胞转录组的影响

确定RUNX1敲低对成纤维细胞基因表达和ECM相关通路的影响。

对SSc成纤维细胞转染siRUNX1或siNC,进行scRNA-seq(GSE312591),分析差异表达基因、通路富集、细胞周期和ECM模块评分。

5

分析RUNX1基因的DNA甲基化状态

检验RUNX1启动子区域的甲基化状态是否与其表达相关。

对2D和3D培养的SSc和健康成纤维细胞进行全基因组DNA甲基化分析(Illumina EPIC阵列),鉴定RUNX1位点的差异甲基化区域;用DNA甲基转移酶抑制剂5-AZA处理细胞验证甲基化对RUNX1表达的影响。

6

验证RUNX1功能(敲除、抑制)对成纤维细胞行为的影响

检验RUNX1缺失或抑制是否影响成纤维细胞活化、增殖、收缩和ECM产生。

使用CRISPR/Cas9生成RUNX1敲除成纤维细胞,检测α-SMA表达;用Ro5-3335抑制RUNX1活性,检测ECM基因(FN1、COL1A1等)表达、细胞增殖、胶原凝胶收缩和3D自组装组织模型中的基质形成。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
Infinium MethylationEPIC 芯片Illumina--
Ro5-3335----
5-氮杂-2'-脱氧胞苷 (5-AZA)----
fresolimumab----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
患者队列分析
样本来源(前臂/侧腹)、疾病亚型(lcSSc/dcSSc)、疾病分期(早期/晚期)、样本量(86例基线)
阅读提示:结果部分Fig 1及补充材料,数据集GSE9285等
单细胞RNA-seq分析
数据集GSE138669,12例dcSSc和10例健康对照,样本部位(前臂),聚类数目(10)
阅读提示:结果部分Fig 2,方法部分
TGF-β刺激实验
细胞类型(正常成纤维细胞)、TGF-β1浓度(50 pM)和处理时间(0-24小时)
阅读提示:结果部分Fig 3A-D,方法部分
siRNA敲低实验
细胞系(SSc成纤维细胞)、siRNA序列(siRUNX1/ siNC)、转染条件、培养时间
阅读提示:结果部分Fig 3E-M,补充方法
DNA甲基化分析
细胞培养条件(2D/3D)、EPIC芯片平台、差异甲基化阈值、5-AZA处理浓度和时间
阅读提示:结果部分Fig 4,补充方法
功能实验
CRISPR敲除细胞系构建、Ro5-3335浓度(20 μM)、处理时间、胶原浓度、3D组织模型构建
阅读提示:结果部分Fig 5