IF 38.079|BD Rhapsody助力胸主动脉和夹层（TAAD）深入研究，探索医学治疗新靶

2022-10-20 09:19:30, 小海胆上海吉凯基因医学科技股份有限公司

前言

胸主动脉瘤和夹层（TAAD）是一类起病隐匿，危及生命的疾病。该类疾病在每100,000人中就有6-10例患者，主要表现为胸主动脉内侧层退化，主动脉破裂后会导致患者死亡。目前TAAD主要依靠手术治疗，缺乏有效的靶向药物来预防和缓解。

2022年2月，中国医学科学院阜外医院周洲与舒畅团队在Cell Discovery（IF=38.079）上发表题为“Single-cell RNA sequencing identifies an Il1rn⁺/Trem1⁺macrophage subpopulation as a cellular target for mitigating the progression of thoracic aortic aneurysm and dissection”的研究论文。

该工作利用基于微孔原理的BD Rhapsody单细胞多组学平台，对不同疾病时期的TAAD小鼠模型进行大规模单细胞转录组分析（scRNA-seq），系统地揭示了该疾病在发病及进展过程中的细胞、分子改变，同时发现Il1rn⁺/Trem1⁺巨噬细胞亚群有望作为缓解胸主动脉瘤和夹层进展的潜在细胞靶点。

单细胞测序相关平台与应用

BD Rhapsody单细胞多组学分析系统

#633701 Rhapsody单细胞成像仪

#633702 Rhapsody上样工作站

BD Rhapsody全转录组分析：

#633801 BD Rhapsody全转录组扩增试剂盒

#664887 Rhapsody enhanced Cartridge配套试剂盒

#633733 Rhapsody Cartridge试剂盒

#633773 Rhapsody 反转录试剂

BD Rhapsody全转录组分析Pipeline（Version 1.5.1)

研究结果

▸解析胸主动脉中细胞异质性

作者首先注射BAPN（β-aminopropionitrile 赖氨酸氧化酶抑制剂）构建TAAD小鼠模型，然后收集注射后第7、14、21天（分别代表TAAD早期、中期和晚期）不同时间点的小鼠模型胸主动脉组织细胞进行单细胞测序。利用BD Rhapsody单细胞平台对细胞进行单细胞捕获建库，测序后进行单细胞转录组比较分析。

首先对模型小鼠和对照小鼠共6个样本（获得61826个细胞），进行了主动脉组织细胞异质性解析，通过无偏聚类分析共得到24个细胞簇，涉及7个典型的主动脉细胞类型。

Figure1. scRNA-seq分析TAAD进展过程中胸主动脉的细胞异质性

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▸通过细胞比例差异分析，揭示与TAAD进展相关细胞群的显著变化

接下来作者对实验组和对照组小鼠数据进行差异化分析，结果发现一些与TAAD进展相关的细胞群细胞数目发生了改变。相比对照组，血管平滑肌细胞（SMC）在实验组显著减少，而巨噬细胞则显著增加。

Figure2. 差异比例分析显示与TAAD进展相关的显著增加或减少的细胞群

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▸TAAD中平滑肌细胞显著减少，且与巨噬细胞的相互作用减少

接下来作者就对减少的SMC和增加的巨噬细胞进行进一步的分析。SMC减少是TAAD的主要特征之一，作者分析了TAAD中SMC减少的可能原因，结果发现氧化压力，内质网压力和Toll-like 受体信号通路的持续激活可能会导致SMC的衰老和凋亡信号通路被上调。细胞交流分析发现，SMC与其他细胞群体的受体-配体相互作用在TAAD早期阶段就发生了改变。其中值得注意的是巨噬细胞与SMC的几种相互作用变得更加特异。

Figure3. TAAD的平滑肌细胞数目减少，与巨噬细胞的细胞通讯减少

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▸TAAD的巨噬细胞具有异质性

作者接下来对胸主动脉巨噬细胞进行了一系列分析，发现TAAD中的巨噬细胞具有异质性，可分为三个亚群，即Lyve1⁺寄居型抗炎巨噬细胞，Cd74⁺抗炎呈递型巨噬细胞和Il1rn⁺/Trem1⁺促炎巨噬细胞。并且利用单分子荧光原位杂交技术（smFISH）在模型小鼠胸主动脉组织中证实了这三个巨噬细胞亚群的存在。

Figure4. TAAD中的巨噬细胞的三个亚群 - 抗炎巨噬细胞，呈递型巨噬细胞和促炎巨噬细胞

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▸靶向抑制促炎巨噬细胞亚群可缓解TAAD

研究发现，在人和小鼠中，主动脉组织特异性巨噬细胞，尤其是Il1rn⁺促炎巨噬细胞亚群，是大多数有害分子（包括MMPs和炎症细胞因子）的主要来源，促进了TAAD的发展。通过给小鼠注射抑制剂Ki20227，来抑制巨噬细胞在主动脉内的聚集，可以显著降低小鼠TAAD和主动脉破裂的发生率。在TAAD小鼠模型中注射Trem-1（主要由c13巨噬细胞亚群表达）的特异性抑制多肽药物mLR12，结果发现小鼠主动脉破裂率显著降低，生存率显著提高。

Figure5. 靶向抑制Trem-1可降低主动脉破裂率，缓解TAAD

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总结与展望

这项研究内容指出了在TAAD中抗炎症治疗的重要性，并且指出IL1RN⁺/TREM1⁺巨噬细胞亚群是TAAD进展的有害分子主要来源，而靶向阻断TRME+巨噬细胞则为TAAD的治疗提供了新的思路。在这项研究中，BD Rhapsody单细胞平台发挥了重要作用，快速准确地捕获了上万个单细胞并进行测序，全面解析了TAAD不同时间点转录组的变化情况，为深入研究TAAD疾病进展和治疗提供了依据，为寻找新的靶向治疗药物奠定了基础。