IGFBP7：揭秘肺纤维化中的关键分子【AbMole】

重庆医科大学的研究团队通过单细胞测序与功能实验，首次揭示了 IGFBP7 在 IPF 发生发展中的核心作用，为这种 "肺部绝症" 的早期诊断和干预提供了全新靶点。

一、迷雾中的 "肺部绝症"：IPF 的研究困境

特发性肺纤维化被称为 "不是癌症的癌症"，患者肺部会逐渐被瘢痕组织取代，导致呼吸困难直至呼吸衰竭，中位生存期仅 2.5-3.5 年。临床数据显示，全球每年新增约 50 万例 IPF 患者，随着人口老龄化，发病率呈显著上升趋势。尽管 TGF-β1 等信号通路被证实参与纤维化进程，但现有干预手段仅能延缓病情，无法逆转肺组织损伤，根本原因在于缺乏精准的生物标志物和靶向策略。

传统研究主要聚焦于成纤维细胞的异常活化，但近年来单细胞测序技术发现，肺泡上皮细胞的慢性损伤和异常修复才是启动肺纤维化的关键。通过分析 GEO 数据库中 3 个单细胞测序数据集（GSE190889、GSE135893、GSE136831）和 9 个 bulk RNA 测序数据集，研究团队发现 IGFBP7 在 IPF 患者的上皮细胞中特异性高表达，其基因表达水平与疾病严重程度呈正相关，提示这个胰岛素样生长因子结合蛋白家族成员可能在纤维化进程中扮演重要角色。

二、从数据海洋到核心靶点：多组学筛选与验证

（一）单细胞测序锁定关键细胞亚群

研究人员首先对 GSE190889 数据集的肺上皮细胞进行质量控制，筛选出 54,142 个高质量细胞，通过 t-SNE 聚类分析鉴定出 6 种主要细胞类型（AT1、AT2、基底细胞、纤毛细胞、杯状细胞、俱乐部细胞）。差异表达分析显示，IGFBP7 在 IPF 患者的 AT2 细胞和基底细胞中表达显著上调，尤其是在发生上皮 - 间质转化（EMT）的细胞亚群中呈现极高的富集度。

（二）WGCNA 构建基因共表达网络

借助加权基因共表达网络分析（WGCNA），研究团队对 GSE213001 数据集进行模块划分，发现 "蓝色模块" 与 IPF 表型高度相关（相关系数 0.7，P<0.001）。该模块中的核心基因 IGFBP7 通过 GO 和 KEGG 分析，被证实富集于 "TGF-β 信号通路"" 细胞外基质组织 ""上皮 - 间质转化" 等关键生物学过程，初步建立起 IGFBP7 与纤维化进程的分子联系。

（三）体内外模型验证表达特征

为了验证生物信息学预测，研究人员构建了 BLM（博来霉素，AbMole 产品，Bleomycin sulfate | 9041-93-4 | AbMole | Blenoxane; NSC125066; BLEO）诱导的 IPF 小鼠模型。通过气管内注射 5.0mg/kg BLM 溶液，成功在 14 天后诱导出肺组织胶原沉积和纤维化病灶。qRT-PCR 和 Western blot 显示，模型小鼠肺组织中的 IGFBP7 mRNA 和蛋白水平较对照组分别升高 2.3 倍和 1.8 倍，免疫荧光染色进一步证实 IGFBP7 主要表达于肺泡上皮细胞，与 E-cadherin（上皮标志物）呈显著共定位，而与 α-SMA（成纤维细胞标志物）的共定位较少，明确了其上皮细胞来源的特性。

三、分子机制：IGFBP7 与 TGF-β1 的 "双向对话"

（一）TGF-β1 驱动 IGFBP7 转录激活

在 BEAS-2B 和 HPAEpiC 肺上皮细胞系中，BLM 处理显著诱导 IGFBP7 表达，而使用 TGF-β 受体抑制剂 SB431542（10μM 预处理 6 小时）可抑制这一过程：mRNA 水平下降 60%，蛋白表达减少 45%。染色质免疫沉淀（ChIP）实验显示，TGF-β1 通过 Smad2/3 复合物结合到 IGFBP7 启动子区的 CAGA 元件，直接促进其转录，证实 TGF-β 信号通路是 IGFBP7 的上游调控因子。

（二）IGFBP7 反馈增强纤维化信号

通过 siRNA 敲低 IGFBP7（靶向序列 5’-GGTATCTCCTCTAAGTAAG-3’），研究人员发现 BLM 诱导的 EMT 标志物（N-cadherin、Vimentin）表达显著降低，而上皮标志物 E-cadherin 表达回升。更关键的是，TGF-β1 的 mRNA 和蛋白水平在 IGFBP7 敲低后下降约 30%，提示存在 "IGFBP7-TGF-β1" 正反馈 loop——TGF-β1 诱导 IGFBP7 表达，后者又进一步促进 TGF-β1 的合成与分泌，形成纤维化信号的自我放大机制。

（三）功能实验揭示关键表型改变

细胞形态学观察显示，BLM 处理使 BEAS-2B 细胞从多边形变为纺锤形，而 IGFBP7 敲低可显著抑制这种形态转化，维持上皮细胞的正常结构。MTT 实验表明，IGFBP7 高表达促进细胞增殖，敲低后细胞活力下降约 25%；Transwell 迁移实验显示，IGFBP7 敲低组细胞迁移能力减弱 40%，提示其在促进上皮细胞异常增殖和迁移中发挥重要作用。

四、未来展望：开启纤维化疾病研究新范式

这项研究首次揭示了 IGFBP7 在 IPF 中的双重角色 —— 既是反映上皮细胞损伤的敏感标志物，又是驱动纤维化进程的功能性分子。其与 TGF-β1 的正反馈 loop，为干预纤维化提供了 "双靶点" 策略：抑制 IGFBP7 可阻断信号放大，同时削弱 TGF-β1 的促纤维化效应，相较于单一靶向 TGF-β 通路，可能具有更高的特异性和更低的副作用风险。

对于基础研究，未来可深入探索 IGFBP7 的上游调控机制，如 p53、HtrA3 等分子是否参与其转录调控；在应用层面，基于 IGFBP7 的血液检测试剂盒研发已进入动物验证阶段，而靶向 IGFBP7 的中和抗体或小分子抑制剂（如 siRNA 药物），正在进行临床前安全性评估。值得关注的是，IGFBP7 在心脏、肝脏等器官纤维化中的表达也呈现异常，提示其可能是一种跨器官的纤维化标志物，具有更广泛的价值。