8月24日，中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心杜久林研究組與復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院神經(jīng)外科朱巍團(tuán)隊(duì)，在《心血管研究》（ Cardiovascular Research）上在線發(fā)表了題為 Single-cell analysis reveals the implication of vascular endothelial cell-intrinsic ANGPT2 in human intracranial aneurysm 的研究論文。該研究揭示了ANGPT2在顱內(nèi)動(dòng)脈瘤形成中的關(guān)鍵作用。

顱內(nèi)動(dòng)脈瘤是腦動(dòng)脈中的局部膨出或球狀擴(kuò)張，在老年人群中患病率較高。顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂可能導(dǎo)致動(dòng)脈瘤性蛛網(wǎng)膜下腔出血，且致死率高。先前研究表明，血流紊亂、血管壁剪切應(yīng)力、氧化應(yīng)激、細(xì)胞外基質(zhì)降解和炎癥等外在因素可能參與顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的形成和發(fā)展，但顱內(nèi)動(dòng)脈瘤是否涉及血管內(nèi)皮細(xì)胞自身內(nèi)在分子通路尚不清楚。

為了探討顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的分子機(jī)制，該團(tuán)隊(duì)對(duì)三例散發(fā)囊性顱內(nèi)動(dòng)脈瘤患者樣本和三例對(duì)照動(dòng)脈樣本進(jìn)行了單細(xì)胞RNA測(cè)序，鑒定出包括內(nèi)皮細(xì)胞在內(nèi)的九大主要細(xì)胞群。研究通過(guò)差異表達(dá)基因、富集分析及細(xì)胞通信分析發(fā)現(xiàn)，與血管生成相關(guān)的信號(hào)通路在內(nèi)皮細(xì)胞中的異常增強(qiáng)，并確定了與顱內(nèi)動(dòng)脈瘤形成相關(guān)的上調(diào)基因。

為了驗(yàn)證這些內(nèi)皮細(xì)胞特異性候選基因的作用，該研究以斑馬魚為模型，在內(nèi)皮細(xì)胞中特異性逐個(gè)表達(dá)候選基因，觀察是否出現(xiàn)類似顱內(nèi)動(dòng)脈瘤表型的腦血管變化，發(fā)現(xiàn) angpt2a 基因在引起顱內(nèi)動(dòng)脈瘤樣血管擴(kuò)張和隆起中的作用。進(jìn)一步，研究通過(guò)基因敲入介導(dǎo)的 pdgfrb 基因破壞，建立全新的顱內(nèi)動(dòng)脈瘤遺傳性動(dòng)物模型，模擬人的顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的主要特征，發(fā)現(xiàn)抑制 angpt2a 能夠減輕顱內(nèi)動(dòng)脈瘤模型中的血管擴(kuò)張。

該研究提供了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組資源，揭示了人類顱內(nèi)動(dòng)脈瘤中內(nèi)皮細(xì)胞的異質(zhì)性，加速了顱內(nèi)動(dòng)脈瘤發(fā)病機(jī)制背后主要分子機(jī)制的研究進(jìn)程。同時(shí)，該研究建立了新型的顱內(nèi)動(dòng)脈瘤遺傳動(dòng)物模型，為從分子和細(xì)胞水平剖析顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的病理發(fā)生機(jī)制提供了新工具。研究還確定了 angpt2a 在顱內(nèi)動(dòng)脈瘤形成中的關(guān)鍵作用，提示了靶向抑制 ANGPT2 對(duì)顱內(nèi)動(dòng)脈瘤具有潛在的治療價(jià)值。這對(duì)探索顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的分子基礎(chǔ)以及開發(fā)有效的治療方法具有重要意義。

研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)會(huì)員項(xiàng)目、上海市自然科學(xué)基金的支持。

上圖顯示從病人獲取單細(xì)胞數(shù)據(jù)的流程；下圖展示IA血管的分子表達(dá)變化特征以及斑馬魚IA在體遺傳模型的功能驗(yàn)證