一、皮肤再生研究为什么需要空间组学皮肤纤维化如硬皮病、烧伤瘢痕、手术瘢痕是一个高度空间异质性的动态过程涉及成纤维细胞激活、细胞外基质ECM过度沉积以及后续的再生重塑。传统研究手段存在明显局限单细胞测序scRNA-seq/scATAC-seq虽然能解析细胞异质性但组织消化过程完全破坏了细胞在原位组织中的空间位置信息无法回答纤维化成纤维细胞与免疫细胞在哪里互作这一关键问题。常规免疫组化IHC/IF仅能同时检测2-3个蛋白marker无法系统描绘纤维化微环境中多细胞类型的复杂互作网络。流式细胞术虽然可以分选特定细胞亚群但完全丢失了细胞所处的组织微环境Niche信息。空间组学的不可替代性在于它能够在保留组织完整架构的前提下实现单细胞分辨率的多蛋白检测从而解析位置即命运的生物学规律——纤维化成纤维细胞CYP26B1与再生性成纤维细胞CD200在组织中的空间分布直接决定了皮肤是走向纤维化还是再生修复。近期斯坦福大学在《Cell Stem Cell》上发表了题为“Multi-omic analysis reveals retinoic acid molecular drivers for dermal fibrosis and regenerative repair in the skin”的研究文章提供了技术路线参考。该研究综合运用了单细胞转录组、表观基因组、空间转录组与空间单细胞蛋白质组等前沿技术解析了小鼠皮肤在疤痕形成与自发消退过程中的动态细胞图谱。二、PCF(CODEX)在本研究中解决了什么关键问题本研究采用博来霉素Bleomycin诱导的小鼠皮肤纤维化模型系统比较了纤维化高峰Day 12、早期重塑Day 21和晚期重塑Day 28三个关键时间窗。PCFCODEX空间单细胞蛋白组技术39-plex抗体panel解决了以下核心科学问题1. 在蛋白层面独立验证 scRNA-seq 发现的纤维化成纤维细胞亚群单细胞转录组鉴定出一个高表达Cyp26b1的成纤维细胞亚群Cluster 0该亚群在Day 12纤维化高峰时显著富集并高表达Rarres2、Aebp1等促纤维化基因。然而转录本表达并不等同于蛋白表达且空间位置未知。PCF(CODEX)通过39-plex抗体panel中的CYP26B1、YAP、c-Jun、FAK、PIEZO1、PIEZO2等关键抗体在组织原位直接观察到以下三个现象Fibroblast Cluster 1 和 Cluster 3高表达 CYP26B1 和 YAP1这些纤维化亚群同时高表达机械敏感蛋白FAK、PIEZO1、PIEZO2提示其具有力学生物学驱动的纤维化特征COL1A1 蛋白在 Fibroblast Cluster 3 中显著富集直接关联到胶原沉积功能这些发现为Cyp26b1作为纤维化驱动基因提供了蛋白层面的独立空间证据极大增强了靶点可信度。2. 解析纤维化微环境中的细胞空间互作网络PCF(CODEX)通过单细胞分割和邻域分析Neighborhood Analysis量化了不同成纤维细胞亚群与周围免疫细胞、血管内皮细胞的空间关系Day 12 纤维化高峰Fibroblast Cluster 3 与巨噬细胞CD68、CD8T细胞表现出高度空间共定位形成纤维化炎症微环境Day 21 重塑期再生性成纤维细胞CD200、CD82占据不同的空间生态位Niche B与上皮细胞和单核/巨噬细胞 proximity 更高通过差异互作图谱Differential Interaction Maps发现 Day 12 相比 Day 0 和 Day 21纤维化成纤维细胞与免疫细胞的通讯显著增强这些空间互作信息是单纯转录组学完全无法获取的为理解纤维化进展的细胞通讯机制提供了全新视角。3. 实现从基因表达到功能蛋白的跨维度验证研究中PCF(CODEX)与 Visium 空间转录组形成了完美的互补Visium提供了全转录组的空间表达广度确认Cyp26b1在 Day 12 真皮层的空间富集PCF(CODEX)提供了蛋白层面的精确定量验证 CYP26B1 蛋白在特定成纤维细胞亚群中的表达并同时检测其下游功能标志物如 COL1、α-SMA这种空间转录组发现假设 → 空间蛋白组验证假设的联用策略构建了从基因表达到蛋白功能的完整证据链。三、研究中PCF(CODEX)的 Panel 设计与样本方案39-plex 抗体 Panel小鼠皮肤专用类别包含 Marker成纤维细胞谱系PDGFRA, CD29, VIM, COL 1, COL IV, α-SMA, DES, CALD1, TAGLN, MYH11PDGFRB信号通路/纤维化/机械敏感标志物CYP26B1, YAP, c-Jun, FAK, PIEZO1, PIEZO2CALU再生标志物CD200, CD82, SCA1, CORIN, ROBO2免疫细胞CD45, CD4, CD8, CD20, CD68, CD26上皮/内皮/其他PANCK, CK15, CK19, CD31, SOX9, LEF1, ADIPOQ, PLIN1, DLK, BLIMP1, Ki67样本设计模型C57BL/6J 小鼠博来霉素1 mg/mL连续10天皮内注射时间窗Day 0基线、Day 12纤维化高峰、Day 21早期重塑、Day 28晚期重塑样本量n 3/组OCT包埋冰冻切片8 μm厚度对照PBS注射组无纤维化基线对照四、多组学联用构建纤维化-再生的完整分子图谱本研究的最大亮点在于多组学技术的深度整合PCF(CODEX)在其中扮演了关键的空间蛋白验证角色技术平台样本/数据量核心贡献scRNA-seq11,370细胞鉴定12个成纤维亚群发现Cyp26b1Cluster 0scATAC-seq22,855核揭示Day 12闭合染色质景观向Day 21开放状态转换Visium ST4个时间窗7个成纤维亚群的空间定位Cyp26b1空间分布PCF(CODEX)39-plex蛋白19个细胞簇蛋白分型CYP26B1/YAP/COL1空间验证联用优势总结转录本表达受转录后调控PCF(CODEX)提供独立的蛋白表达验证避免RNA假象Visium提供基因表达的空间广度全转录组PCF提供蛋白检测的精度单细胞分辨率两者互补验证空间定位一致性从染色质可及性scATAC→ 基因表达scRNA→ 空间定位Visium→ 蛋白功能PCF形成从调控-表达-定位-功能的完整证据链五、从发现到转化PCF(CODEX)驱动的治疗靶点验证基于PCF(CODEX)验证的 CYP26B1纤维化成纤维细胞亚群研究团队进一步发现CYP26B1是维甲酸Retinoic Acid, RA代谢的关键降解酶其高表达导致局部RA水平降低促进纤维化TalarozoleCYP26B1小分子抑制剂在预防性给药与博来霉素同时和挽救性给药Day 12后两种方案中均能显著减轻纤维化、促进毛囊再生Talarozole 已在银屑病和痤疮的早期临床试验中显示良好耐受性具备向纤维化疾病转化的临床前景结语Griffin 等人的这项研究发表于Cell Stem CellIF20.4充分展示了PCF(CODEX)空间单细胞蛋白组学在皮肤再生研究中的独特价值它不仅是转录组发现的验证工具更是揭示细胞空间互作、蛋白功能状态和微环境生态位的发现引擎。在纤维化与再生修复这一位置决定命运的生物学过程中PCF(CODEX)提供了不可替代的空间维度证据为精准治疗靶点的发现和验证奠定了坚实基础。【本文说明】本文仅为科研技术方法介绍不涉及疾病诊断、治疗建议、疗效预测、用药指导或临床决策。文中提及研究发现均来自学术文献相关分析结果需结合更多实验和研究进一步观察与复核不构成任何医疗意见。【参考文献】Griffin, M., et al. (2025). Multi-omic analysis reveals retinoic acid molecular drivers for dermal fibrosis and regenerative repair in the skin.Cell Stem Cell, 32(9), 1421-1437. DOI: 10.1016/j.stem.2025.07.010
空间单细胞蛋白组（PCF/CODEX）揭示皮肤纤维化与再生修复的分子驱动机制
发布时间：2026/7/21 12:26:46
一、皮肤再生研究为什么需要空间组学皮肤纤维化如硬皮病、烧伤瘢痕、手术瘢痕是一个高度空间异质性的动态过程涉及成纤维细胞激活、细胞外基质ECM过度沉积以及后续的再生重塑。传统研究手段存在明显局限单细胞测序scRNA-seq/scATAC-seq虽然能解析细胞异质性但组织消化过程完全破坏了细胞在原位组织中的空间位置信息无法回答纤维化成纤维细胞与免疫细胞在哪里互作这一关键问题。常规免疫组化IHC/IF仅能同时检测2-3个蛋白marker无法系统描绘纤维化微环境中多细胞类型的复杂互作网络。流式细胞术虽然可以分选特定细胞亚群但完全丢失了细胞所处的组织微环境Niche信息。空间组学的不可替代性在于它能够在保留组织完整架构的前提下实现单细胞分辨率的多蛋白检测从而解析位置即命运的生物学规律——纤维化成纤维细胞CYP26B1与再生性成纤维细胞CD200在组织中的空间分布直接决定了皮肤是走向纤维化还是再生修复。近期斯坦福大学在《Cell Stem Cell》上发表了题为“Multi-omic analysis reveals retinoic acid molecular drivers for dermal fibrosis and regenerative repair in the skin”的研究文章提供了技术路线参考。该研究综合运用了单细胞转录组、表观基因组、空间转录组与空间单细胞蛋白质组等前沿技术解析了小鼠皮肤在疤痕形成与自发消退过程中的动态细胞图谱。二、PCF(CODEX)在本研究中解决了什么关键问题本研究采用博来霉素Bleomycin诱导的小鼠皮肤纤维化模型系统比较了纤维化高峰Day 12、早期重塑Day 21和晚期重塑Day 28三个关键时间窗。PCFCODEX空间单细胞蛋白组技术39-plex抗体panel解决了以下核心科学问题1. 在蛋白层面独立验证 scRNA-seq 发现的纤维化成纤维细胞亚群单细胞转录组鉴定出一个高表达Cyp26b1的成纤维细胞亚群Cluster 0该亚群在Day 12纤维化高峰时显著富集并高表达Rarres2、Aebp1等促纤维化基因。然而转录本表达并不等同于蛋白表达且空间位置未知。PCF(CODEX)通过39-plex抗体panel中的CYP26B1、YAP、c-Jun、FAK、PIEZO1、PIEZO2等关键抗体在组织原位直接观察到以下三个现象Fibroblast Cluster 1 和 Cluster 3高表达 CYP26B1 和 YAP1这些纤维化亚群同时高表达机械敏感蛋白FAK、PIEZO1、PIEZO2提示其具有力学生物学驱动的纤维化特征COL1A1 蛋白在 Fibroblast Cluster 3 中显著富集直接关联到胶原沉积功能这些发现为Cyp26b1作为纤维化驱动基因提供了蛋白层面的独立空间证据极大增强了靶点可信度。2. 解析纤维化微环境中的细胞空间互作网络PCF(CODEX)通过单细胞分割和邻域分析Neighborhood Analysis量化了不同成纤维细胞亚群与周围免疫细胞、血管内皮细胞的空间关系Day 12 纤维化高峰Fibroblast Cluster 3 与巨噬细胞CD68、CD8T细胞表现出高度空间共定位形成纤维化炎症微环境Day 21 重塑期再生性成纤维细胞CD200、CD82占据不同的空间生态位Niche B与上皮细胞和单核/巨噬细胞 proximity 更高通过差异互作图谱Differential Interaction Maps发现 Day 12 相比 Day 0 和 Day 21纤维化成纤维细胞与免疫细胞的通讯显著增强这些空间互作信息是单纯转录组学完全无法获取的为理解纤维化进展的细胞通讯机制提供了全新视角。3. 实现从基因表达到功能蛋白的跨维度验证研究中PCF(CODEX)与 Visium 空间转录组形成了完美的互补Visium提供了全转录组的空间表达广度确认Cyp26b1在 Day 12 真皮层的空间富集PCF(CODEX)提供了蛋白层面的精确定量验证 CYP26B1 蛋白在特定成纤维细胞亚群中的表达并同时检测其下游功能标志物如 COL1、α-SMA这种空间转录组发现假设 → 空间蛋白组验证假设的联用策略构建了从基因表达到蛋白功能的完整证据链。三、研究中PCF(CODEX)的 Panel 设计与样本方案39-plex 抗体 Panel小鼠皮肤专用类别包含 Marker成纤维细胞谱系PDGFRA, CD29, VIM, COL 1, COL IV, α-SMA, DES, CALD1, TAGLN, MYH11PDGFRB信号通路/纤维化/机械敏感标志物CYP26B1, YAP, c-Jun, FAK, PIEZO1, PIEZO2CALU再生标志物CD200, CD82, SCA1, CORIN, ROBO2免疫细胞CD45, CD4, CD8, CD20, CD68, CD26上皮/内皮/其他PANCK, CK15, CK19, CD31, SOX9, LEF1, ADIPOQ, PLIN1, DLK, BLIMP1, Ki67样本设计模型C57BL/6J 小鼠博来霉素1 mg/mL连续10天皮内注射时间窗Day 0基线、Day 12纤维化高峰、Day 21早期重塑、Day 28晚期重塑样本量n 3/组OCT包埋冰冻切片8 μm厚度对照PBS注射组无纤维化基线对照四、多组学联用构建纤维化-再生的完整分子图谱本研究的最大亮点在于多组学技术的深度整合PCF(CODEX)在其中扮演了关键的空间蛋白验证角色技术平台样本/数据量核心贡献scRNA-seq11,370细胞鉴定12个成纤维亚群发现Cyp26b1Cluster 0scATAC-seq22,855核揭示Day 12闭合染色质景观向Day 21开放状态转换Visium ST4个时间窗7个成纤维亚群的空间定位Cyp26b1空间分布PCF(CODEX)39-plex蛋白19个细胞簇蛋白分型CYP26B1/YAP/COL1空间验证联用优势总结转录本表达受转录后调控PCF(CODEX)提供独立的蛋白表达验证避免RNA假象Visium提供基因表达的空间广度全转录组PCF提供蛋白检测的精度单细胞分辨率两者互补验证空间定位一致性从染色质可及性scATAC→ 基因表达scRNA→ 空间定位Visium→ 蛋白功能PCF形成从调控-表达-定位-功能的完整证据链五、从发现到转化PCF(CODEX)驱动的治疗靶点验证基于PCF(CODEX)验证的 CYP26B1纤维化成纤维细胞亚群研究团队进一步发现CYP26B1是维甲酸Retinoic Acid, RA代谢的关键降解酶其高表达导致局部RA水平降低促进纤维化TalarozoleCYP26B1小分子抑制剂在预防性给药与博来霉素同时和挽救性给药Day 12后两种方案中均能显著减轻纤维化、促进毛囊再生Talarozole 已在银屑病和痤疮的早期临床试验中显示良好耐受性具备向纤维化疾病转化的临床前景结语Griffin 等人的这项研究发表于Cell Stem CellIF20.4充分展示了PCF(CODEX)空间单细胞蛋白组学在皮肤再生研究中的独特价值它不仅是转录组发现的验证工具更是揭示细胞空间互作、蛋白功能状态和微环境生态位的发现引擎。在纤维化与再生修复这一位置决定命运的生物学过程中PCF(CODEX)提供了不可替代的空间维度证据为精准治疗靶点的发现和验证奠定了坚实基础。【本文说明】本文仅为科研技术方法介绍不涉及疾病诊断、治疗建议、疗效预测、用药指导或临床决策。文中提及研究发现均来自学术文献相关分析结果需结合更多实验和研究进一步观察与复核不构成任何医疗意见。【参考文献】Griffin, M., et al. (2025). Multi-omic analysis reveals retinoic acid molecular drivers for dermal fibrosis and regenerative repair in the skin.Cell Stem Cell, 32(9), 1421-1437. DOI: 10.1016/j.stem.2025.07.010
