近日，深圳市南山人民医院疼痛科、深圳市疼痛医学重点实验室孙武平教授团队与香港中文大学刘晓东教授团队合作在Cell Biology and Toxicology(IF 5.9)上发表了题为“Single-nucleus rna sequencing identifies universal camk1d upregulation and dysregulated c-ltmr subtypes as key drivers of paclitaxel-induced neuropathy”的研究成果。研究人员构建紫杉醇处理的小鼠模型以模拟化疗诱导的神经病变，通过背根神经节(DRG)的单核RNA测序(snRNA-seq)技术，揭示了Camk1d基因上调和C-LTMR亚型失调是紫杉醇诱导神经病变的关键驱动因素，提出“神经元亚型特异性失调”假说，这项系统性研究阐明了紫杉醇诱导神经病理性疼痛的分子机制，为开发靶向治疗策略提供了新思路。新葡的京生物GenoLab M平台和墨卓生物Mobibova®-100为本研究提供高质量的snRNA-seq测序支持。
紫杉醇(Paclitaxel)是一种广泛使用的化疗药物，但其常导致剂量限制性周围神经病变(CIPN, chemotherapy-induced peripheral neuropathy)，临床表现为肢体麻木、感觉异常及机械/温度刺激痛觉过敏。约30%-40%的癌症患者受CIPN困扰，常被迫降低化疗剂量甚至终止治疗。然而，CIPN尚无有效临床对策，且分子机制尚未完全阐明。化疗药物会损伤细胞骨架和线粒体等亚结构，改变信号通路、膜受体/离子通道及神经递质水平，进而影响感觉神经元和胶质细胞的RNA/蛋白表达，降低神经元兴奋阈值。单细胞组学技术的突破为解析CIPN提供了新视角，不仅能绘制疼痛通路的细胞图谱，还能发现传统组织水平分析遗漏的细胞类型特异性改变，为开发神经元亚型靶向疗法、实现抗癌与神经保护双赢奠定基础。本研究通过单核RNA测序技术深入探索紫杉醇诱导的神经病理性疼痛机制，旨在为CIPN的精准治疗提供新策略。为探究紫杉醇诱导神经病理性疼痛的细胞类型特异性机制，研究团队构建了紫杉醇诱导的CIPN小鼠模型，实验分组包括：生理盐水处理14天(Ctrl)、紫杉醇处理14天(Pac14)及紫杉醇处理14天后恢复7天(Pac21)。模型构建成功后，取小鼠腰椎(L4、L5、L6)背根神经节(DRG)进行单核RNA测序，最终鉴定出8种主要DRG细胞群，包括：Snap25+神经元，Apoe+卫星胶质细胞(SGC)，Mpz+施万细胞(Schwann)，Dcn+成纤维细胞(Fibro)，Flt1+内皮细胞(Endo)，Myl1+血管平滑肌细胞(VSMC)，Ptprc+免疫细胞(Immune)以及一个未定义群(Und)。
研究团队聚焦于DRG神经元细胞亚群，鉴定出12个神经元亚群：本体感受神经元：Wnt7a+(Proprio/Wnt7a)、Prokr2+(Proprio/Prokr2)；低阈值机械感受神经元：Ptgfr+Aβ(Aβ_LTMR)、Cadps2+(Aδ_LTMR)、Tafa4+(C_LTMR)、Th+/Tafa4+(C_LTMR/Th)；热痛觉感受神经元：Sstr2+(Heat)、Rxfp1+(Heat/Rxfp1)；冷痛觉感受神经元：Trpm8+(Cold)；痒觉感受神经元：Mrgprd+/Lpar3+(Itch/Lpar3)、Nppb+(Itch/Nppb)、Mrgpra3+(Itch/Mrgpra3)。
图2 snRNA-seq解析CIPN小鼠DRG的12类神经元亚群
与其他神经元亚群相比，C型低阈值机械感受器(C_LTMR)和痒觉感受器(Itch/Lpar3)在紫杉醇处理后差异表达基因(DEGs)数量最多，提示其对紫杉醇毒性高度敏感。紫杉醇处理14天组，C_LTMR中上调的DEGs显著富集于线粒体核糖体、线粒体基质和神经元投射末端等细胞组分，表明线粒体功能障碍和轴突结构可能早期受累。紫杉醇处理21天组，观察到C_LTMR中RNA剪接、DNA损伤响应通路激活，以及突触后密度、钾通道复合物等下调，提示紫杉醇可能导致钾电流失调以及突触传递异常。此外，Camk1d、Rn18s和Cdk8等基因在多个神经元亚型中普遍上调，可能是紫杉醇神经毒性的分子标志物。
Camk1d在紫杉醇处理的DRG神经元中普遍上调，且跨越多个神经元亚型和时间点，提示其可作为化疗神经毒性的分子标签。通过Camk1d基因在CIPN小鼠体内的敲除实验，研究团队证实：Camk1d敲除对机械性痛觉过敏无影响，相反，Camk1d特异性介导热痛觉过敏和冷超敏反应，与人类CIPN患者以温度痛觉障碍为主的临床特征高度一致。结论：Camk1d通过调控温度感知通路选择性地驱动温度痛觉，为开发症状精准干预策略提供靶点。
1、C_LTMR神经元作为紫杉醇神经毒性的主要靶点，其功能紊乱直接驱动疼痛发生；
2、Camk1d基因特异性调控温度痛觉超敏（热/冷过敏），与人类CIPN症状高度吻合，可作为潜在的治疗靶点。
Sun, Wuping, et al. "Single-nucleus rna sequencing identifies universal camk1d upregulation and dysregulated c-ltmr subtypes as key drivers of paclitaxel-induced neuropathy." Cell Biology and Toxicology 41.1 (2025): 114.