多组学解析：解锁动脉粥样硬化中内皮 - 间质转化的关键驱动基因密码

为探究 EndMT 在动脉粥样硬化中的调控机制，梅州市人民医院研究人员开展多组学分析研究。他们鉴定出 7 个与 EndMT 相关的候选基因。该成果为理解动脉粥样硬化发病机制提供新视角，推荐科研读者阅读。

　　

在医学研究的广阔领域中，动脉粥样硬化（一种以血管内脂质沉积形成斑块，斑块破裂可能导致心肌梗死和中风的疾病）一直是科学家们重点关注的对象。而内皮 - 间质转化（EndMT，即内皮细胞失去其原本的特征，转变为间质样细胞的过程）在动脉粥样硬化的发展中扮演着重要角色。

以往的研究已经发现，EndMT 会加重动脉粥样硬化的进程。比如，通过 Cre - lox 小鼠模型研究发现，由 EndMT 产生的成纤维细胞样细胞在动脉粥样硬化病变中占主导地位，它们会通过产生胶原蛋白来加剧斑块的不稳定性。而且，像炎症、剪切应力、氧化低密度脂蛋白（ox - LDL）等与动脉粥样硬化相关的因素，都能诱导 EndMT 的发生。虽然经典的转化生长因子 - β（TGF - β）信号通路被证实是 EndMT 的关键驱动因素，非编码 RNA 和表观遗传机制也参与了动脉粥样硬化中 EndMT 的调节，但 EndMT 影响动脉粥样硬化的精确机制仍有待进一步阐明。

同时，单细胞 RNA 测序揭示了人类动脉粥样硬化斑块中内皮细胞的可塑性和异质性，发现了表达平滑肌细胞标记的内皮细胞簇，这暗示了斑块内存在 EndMT 现象。但对于内皮细胞在动脉粥样硬化进展过程中的具体作用，人们的了解还不够深入。

为了深入探究这些问题，梅州市人民医院心血管病研究所的研究人员在《BMC Cardiovascular Disorders》期刊上发表了一篇名为 “Uncovering endothelial to mesenchymal transition drivers in atherosclerosis via multi - omics analysis” 的论文。研究人员通过整合多组学数据，发现了 7 个与动脉粥样硬化中 EndMT 相关的关键基因（PTGS2、TPM1、SERPINE1、FN1、RASD1、SEMA3C 和 ESM1） 。这一发现意义重大，为深入理解动脉粥样硬化的发病机制提供了新的视角，也为未来治疗动脉粥样硬化提供了潜在的新靶点。

研究人员在开展这项研究时，运用了多种关键技术方法。他们从基因表达综合数据库（GEO）获取了单细胞 RNA 测序（scRNA - seq）数据集 GSE159677、批量 RNA 测序（bulk RNA - seq）数据集 GSE118446 和微阵列数据集 GSE56309。利用统一流形逼近和投影（UMAP）技术对数据进行降维和聚类分析，使用 limma 包分析差异表达基因（DEGs），借助 DAVID 功能注释工具进行功能富集分析，最后通过定量实时聚合酶链反应（qPCR）和蛋白质免疫印迹（western blotting）对研究结果进行验证。

下面我们来详细看看研究的具体结果。

EC 在人类主动脉和斑块中存在异质性

研究人员为了进一步探索人类主动脉和动脉粥样硬化斑块中 EC（内皮细胞）的异质性，运用 UMAP 绘图对数据进行可视化处理。通过无监督聚类方法，他们将来自人类主动脉和动脉粥样硬化斑块的单细胞注释为 10 个簇，并且展示了细胞类型的分布情况。之后，研究人员单独分离出 EC，又将其细分为 9 个不同的簇。这一结果表明，人类主动脉和斑块中的 EC 确实存在明显的异质性，就好像一个大家族里有着不同性格和特点的成员。

EC 簇 5 表现出 EndMT 特征

研究人员对比了各个 EC 簇中间质标记物（如 TAGLN、MYL9、ITGAV、FN1 和 FBLN5）的表达情况，发现这些标记物在 EC 簇 5 中广泛表达。同时，研究人员还检查了 9 个 EC 簇中公认的 EC 和间质标记物，发现 EC 簇 5 中的细胞通过特异性表达这些间质标记物，获得了间质特征，这意味着 EC 簇 5 很可能转变为间质表型。为了进一步了解 EC 簇 5 亚群的细胞功能，研究人员对相关基因进行了 GO 和 KEGG 富集分析，结果显示这些基因与细胞外基质和间质转化有关。这一系列研究表明，EC 簇 5 更像是间质样细胞，仿佛 EC 簇 5 这个 “小团体” 走上了一条与众不同的 “间质化” 道路。

鉴定 EC 簇 5 中的间质候选基因

为了找到新的调节间质的候选基因，研究人员分析了来自 3 个体外 EndMT 模型的批量测序和微阵列数据。他们发现，在不同刺激诱导的体外 EndMT 模型结果中，有 147 个上调基因是共有的。鉴于 EC 簇 5 表现出间质表型，研究人员进一步研究了这 147 个基因与 EC 簇 5 中 120 个基因的重叠部分。通过维恩图分析，最终确定了 7 个与间质相关的基因（PTGS2、TPM1、SERPINE1、FN1、RASD1、SEMA3C 和 ESM1）。小提琴图展示了这 7 个基因在每个 EC 簇中的表达情况，与其他 EC 簇相比，它们在 EC 簇 5 中表达量更高。热图也呈现了这 7 个基因在 3 个体外 EndMT 模型中的表达情况。这 7 个基因就像是隐藏在细胞 “密码” 中的关键线索，被研究人员成功找到了。

体外 EndMT 模型验证

为了验证多组学结果的适用性，研究人员用 TGFβ2 诱导人脐静脉内皮细胞（HUVECs）建立了 EndMT 模型。通过 qPCR 检测 7 个间质基因的表达水平，结果与组学分析相似，这些基因在模型中表达上调。这就像是给前面的研究结果加上了一道 “保险”，进一步证明了研究发现的可靠性。

在研究结论和讨论部分，这项研究具有重要意义。它首次结合 scRNA - seq、bulk RNA - seq 和微阵列数据，来发现动脉粥样硬化中 EndMT 的共同调节基因。研究揭示了动脉粥样硬化斑块中 EC 的多样性，确定了 7 个新的动脉粥样硬化中 EndMT 的候选基因。虽然这些基因在动脉粥样硬化中的作用和功能尚未完全阐明，但它们参与调节多个与 EndMT 相关的信号通路，这表明它们可能是动脉粥样硬化潜在的重要治疗靶点。不过，该研究也存在一定的局限性，目前只在体外通过 qPCR 对研究结果进行了验证，缺乏全面的功能测定来建立这些基因与 EndMT 以及动脉粥样硬化进展之间的直接联系。未来还需要更多的实验研究来进一步验证这些基因的潜在机制，从而为动脉粥样硬化的治疗开辟新的道路。