骨质疏松症是一种严重威胁人类健康的骨骼疾病,其发病机制主要是由于骨骼重塑过程中骨形成和骨吸收之间代谢失衡所导致。成骨细胞是一种多功能的骨形成细胞,主要负责骨骼重塑过程中的新骨生成。先前在小鼠的研究中已经鉴定出几种潜在的成骨细胞亚型,但是对于人体原代成骨细胞亚型特征还尚不清楚。因此本研究使用单细胞RNA测序（sc RNA-seq）技术在单个细胞水平上来探究人类原代成骨细胞亚型特征。在本研究中,我们收集了一例31岁中国男性的髋关节样本,使用荧光活化细胞分选方法（FACS）分离富集了人类原代成骨细胞。我们首先利用sc RNA-seq技术进行了转录组测序,同时使用sc Impute方法对成骨细胞sc RNA-seq数据集中丢失基因的缺失值进行准确可靠地填补（impute）,从而获得了7656个成骨细胞的转录谱,其中平均每个细胞表达6659个基因,并且发现与未填补的原始数据相比,插补后的数据中成骨细胞数量增加了约24%。随后通过数据降维和可视化以及细胞聚类等分析,鉴定了6种不同的成骨细胞亚群,包括成骨细胞祖细胞、前成骨细胞、成熟成骨细胞和3种未被报道过的罕见的成骨细胞亚群(未定义成骨细胞1(IGFBP2high/LOXL1high)、未定义成骨细胞2(NR4A1high/NR4A2high)和未定义成骨细胞3(ATF3high/NAMPThigh))。结合基因表达模式和细胞发育谱系的重建,发现这6种成骨细胞亚群处于一个细胞发育谱系中,并且只有成熟成骨细胞这一种终末分化的细胞亚型。最后,基于对每个亚群的功能富集分析和差异表达基因研究,发现除了骨形成作用外,6个成骨细胞亚群通过表达CXCL12、GAS6和ZFP36等因子来参与维持造血生态位稳态和调控造血;未定义成骨细胞1和3高水平表达免疫调节因子ATF3、CCL2、CXCL2、NAMPT、IGFBP2、HP和LBP,因此这两个亚群可能具有免疫调节功能,参与骨关节炎等疾病的发展;未定义成骨细胞2和3通过表达NR4A1、NR4A2、FOSL2、KLF4和SOCS1等因子来参与调控破骨细胞和脂肪细胞的分化,它们可能通过调节体内脂肪细胞与破骨细胞的比例和平衡来影响骨质疏松症的发生。本研究在单细胞水平上鉴定了6种人类原代成骨细胞亚型及其发育轨迹,揭示了成骨细胞亚群的差异功能,为骨生理学提供了新的见解以及为实现对骨质疏松症的“精准治疗”提供了重要的理论依据。