期刊：Hepatology
影響因子：15.8
主要技術：snRNA-seq、spatial transcriptomics
導語
原發性硬化性膽管炎（PSC）進展隱匿、預后較差，其斑片狀肝臟病理與異質性纖維化一直是機制研究的核心障礙。本研究聯合空間轉錄組與單細胞核轉錄組技術，明確金屬硫蛋白（Metallothionein）為 PSC特異性致病通路，系統解析PSC肝臟實質、纖維化區域的細胞組成與分子特征，定位疾病特異性通路與關鍵細胞亞群，旨在突破 PSC 治療靶點匱乏的臨床困境，為開發靶向治療藥物提供堅實理論依據。
主要技術
snRNA-seq、spatial transcriptomics
研究結果
1. 空間轉錄組精準劃分 PSC 肝臟微觀解剖區域
研究共納入 30 例肝移植受者的肝臟樣本，其中PSC 組 23 例，移植指征包括復發性膽管炎 4 例、膽道不典型增生 7 例、肝硬化 12 例；疾病對照組 7 例，均為肝硬化患者，包括代謝相關脂肪性肝炎（MASH）4 例、酒精性肝病（ALD）3 例，通過空間轉錄組測序，將肝臟劃分為實質區（pare）、纖維化 1 區（fibro1）、纖維化 2 區（fibro2） 三個微觀區域（圖 1B）。HE 染色與空間轉錄組結果一致性高達 96.3%，驗證分區準確性（圖 1C）；實質區高表達肝細胞標志物，纖維化 1 區富集成纖維細胞與星狀細胞標志物，纖維化 2 區 B 細胞免疫球蛋白基因表達量是纖維化 1 區的 4 倍（圖 1D）；同一肝臟中央與外周部位的微觀區域比例無顯著差異，提示 PSC 肝臟核心病變分布均勻（圖 1E）。
圖 1
2. PSC 肝臟實質區金屬硫蛋白通路顯著激活
將肝臟實質區重新聚類為 5 個亞群（pare.1–pare.5），其中 pare.3 亞群在 PSC 中占比更高，提示 PSC 實質區急性炎癥反應更強（圖 2A–C）。差異基因分析顯示，PSC 患者 pare.2 亞群中金屬硫蛋白基因（MT1G、MT1H） 顯著高表達，為對照的數倍（圖 2D）；KEGG 通路富集證實金屬硫蛋白通路是 PSC 實質區最核心的富集通路（圖 2E）；空間定位顯示金屬硫蛋白集中表達于 PSC 肝臟實質 - 纖維化交界區，對照肝臟無此特征（圖 2F）。
圖 2
3. PSC 纖維化區膽管細胞減少，抗原呈遞通路激活
纖維化 1 區進一步分為 5 個亞群（fibro1.1–fibro1.5），其中富含膽管細胞的 fibro1.2 亞群在 PSC 中占比顯著降低，免疫組化證實 PSC 肝臟膽管細胞數量僅為對照的 1/4（圖 3A–C）。PSC 纖維化 1 區差異基因同樣富集金屬硫蛋白通路（MT1E、MT1G、MT1H），同時激活吞噬作用、抗原呈遞、炎癥介質代謝等免疫通路（圖 3D–E）；空間表達顯示金屬硫蛋白仍定位于實質 - 纖維化交界區，抗原呈遞標志物彌散分布于纖維化隔室（圖 3F–G）。
圖 3
4. 單核轉錄組鎖定 APOE + 邊緣肝細胞為金屬硫蛋白核心來源
對 16 例肝臟樣本進行 snRNA-seq，鑒定出 9 種主要細胞類型（圖 4A–C）。PSC 肝臟中膽管細胞比例顯著降低，中央內皮細胞與單核吞噬細胞比例翻倍（圖 4D）；PSC 的 T/NK 細胞、成纖維細胞、邊緣肝細胞（hep.edge）差異基因數量最多（圖 4E）；邊緣肝細胞高表達APOE 與金屬硫蛋白家族基因，為金屬硫蛋白最強表達細胞（圖 4F–I）。
圖 4
5. 金屬硫蛋白高表達區精準富集于實質 - 纖維化界面
按 MT1G+MT1H 表達量將肝臟分為低、中、高表達區，金屬硫蛋白高表達區完全對應實質 - 纖維化交界區，低表達區多位于纖維化內部（圖 5A–B）。纖維化區域中金屬硫蛋白高表達區富集膽汁分泌、膽汁酸合成、PPARγ 信號等代謝通路，低表達區富集免疫細胞分化通路（圖 5C–D）；細胞反卷積證實 APOE + 邊緣肝細胞在金屬硫蛋白高表達區富集程度翻倍（圖 5E）；免疫組化驗證 MT1G 與 APOE 在 PSC 交界區共定位，對照無此現象（圖 5F）。
圖 5
6. 金屬硫蛋白表達與膽道炎癥、肝功能指標正相關
DDC 飲食誘導小鼠膽道炎癥模型，小鼠肝臟 Mt1 基因表達量顯著升高，直接證實膽道炎癥可驅動金屬硫蛋白上調（圖 6A–B）。PSC 患者肝臟 MT1G 陽性位點在實質、纖維化 1 區、纖維化 2 區均顯著多于對照（圖 6C）；MT1G 表達量與 AST、ALT、ALP、總膽紅素等肝功能損傷指標呈顯著正相關，提示金屬硫蛋白可反映 PSC 疾病嚴重程度（圖 6D）。
圖 6
總結
本研究借助空間轉錄組聯合單核轉錄組的多模式技術，完成迄今最大規模 PSC 肝臟樣本的高分辨率解析，取得三大核心突破：一是精準劃分 PSC 肝臟微觀區域，證實實質 - 纖維化交界區為核心病變位點；二是首次鎖定金屬硫蛋白為 PSC 特異性致病通路，排除終末期肝病通用信號干擾；三是明確 APOE + 邊緣肝細胞為金屬硫蛋白核心來源，且其表達與膽道炎癥、肝功能損傷高度相關。研究不僅揭示了 PSC 全新病理機制，更將金屬硫蛋白確定為 PSC 潛在治療靶點，為后續靶向藥物開發提供關鍵理論支撐；同時建立的 “空間 + 單細胞” 多組學研究策略，也為膽管纖維化、膽汁淤積性肝病等領域的機制探索與靶點挖掘提供了可復制的技術模板。
參考文獻：
Chung BK, Jördens MS, Øgaard J, et al. Multimodal transcriptomics identifies metallothionein as a novel pathway in primary sclerosing cholangitis. Hepatology. 2026 May 1;83(5):1066-1081. doi: 10.1097/HEP.0000000000001432IF: 15.8 Q1 . Epub 2025 Jun 25. PMID: 40560681; PMCID: PMC13089832.