构建 CADASIL 患者来源的血管类器官疾病模型：为脑小血管病研究开辟新径

《European Journal of Medical Research》：Inducing mononuclear cells of patients with CADASIL to construct a CSVD disease model

为解决脑小血管病（CSVD）发病机制不明及现有研究模型缺陷问题，研究人员以携带 NOTCH3 p.R141C 突变的 CADASIL 患者外周血单个核细胞（PBMCs）为研究对象，构建 CSVD 疾病模型。结果显示成功诱导 PBMCs 成为 iPSCs 并分化为血管类器官，该模型可助力 CSVD 研究。

　　脑小血管病（Cerebral Small Vessel Disease，CSVD），就像潜伏在大脑中的 “隐形杀手”，悄无声息地侵蚀着人们的健康。它主要表现为渐进性的认知衰退和步态障碍，在神经影像学上能发现脑微脉管系统（包括小动脉、小静脉和毛细血管）的病理改变。作为血管性认知障碍和老年痴呆的重要 “帮凶”，CSVD 由于起病隐匿，常常导致诊断延迟，疾病负担被严重低估。目前，对于 CSVD 的发病机制，医学领域的了解还十分有限，治疗手段也相当匮乏，这就迫切需要深入研究来 “揭开它的神秘面纱”。

以往的研究中，动物模型（如易卒中型 SHR 大鼠、血管收缩剂注射模型）大多反映的是大血管的病理情况，与真实的 CSVD 机制相差甚远；传统的二维体外系统也无法重现三维神经血管结构，这些都成为了研究 CSVD 的 “绊脚石”。为了突破这些困境，新疆医科大学第四附属医院等机构的研究人员，开展了一项意义重大的研究，相关成果发表在《European Journal of Medical Research》上。

研究人员的主要目标是，利用携带 NOTCH3 p.R141C 突变的 CADASIL 患者的外周血单个核细胞（Peripheral Blood Mononuclear Cells，PBMCs），诱导产生多能干细胞（Induced Pluripotent Stem Cells，iPSCs），并将其培养分化为血管类器官，从而构建出 CSVD 疾病模型。

在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，通过特定的试剂盒和试剂，从 CADASIL 患者外周静脉血中分离出 PBMCs，再利用重编程技术将其诱导为 iPSCs。之后，对 iPSCs 进行了一系列的检测，包括免疫细胞化学、流式细胞术、核型分析、短串联重复序列（Short Tandem Repeat，STR）分析和支原体筛查等。同时，利用相关试剂盒诱导 iPSCs 分化为血管类器官，并通过多种检测手段对血管类器官进行鉴定和分析，如多重免疫组化、TUNEL 检测、酶联免疫吸附试验（Enzyme-Linked Immunosorbent Assay，ELISA）和转录组分析等。

研究结果主要分为以下几个方面：

1. iPSCs 的生成与鉴定：成功从 CADASIL 患者的 PBMCs 中诱导出多个 iPSCs 细胞系，选取了生长状态较好的 4 个细胞系进行后续研究。STR 检测证实 iPSCs 来源于患者，支原体检测显示无污染，核型分析表明染色体数目和结构正常。此外，iPSCs 表达干细胞标记物 SSEA4、OCT4 和 NANOG，且具有良好的三胚层分化能力，这意味着这些 iPSCs 具有多能性，为后续的研究奠定了坚实基础。
2. 血管类器官的形成与鉴定：将 CADASIL 患者来源的 iPSCs 和健康对照的 iPSCs 诱导分化为血管类器官。显微镜观察发现，与对照血管类器官相比，CADASIL 血管类器官生长密度较低、血管萌芽时间更早，但血管丝更长更细，最终形成的血管类器官更小。免疫荧光结果显示，血管类器官表达内皮细胞标记物 CD31、血管平滑肌标记物 α -SMA 和周细胞标记物 PDGFR-β，表明成功构建了血管类器官模型。
3. NOTCH3 R141C 对血管类器官的影响：通过透射电镜（Transmission Electron Microscopy，TEM）分析发现，CADASIL 血管类器官线粒体损伤严重，自噬小泡积累。Ki67 免疫荧光染色和 TUNEL 检测表明，NOTCH3 R141C 突变抑制细胞增殖、促进细胞凋亡。此外，CADASIL 血管类器官中总超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）活性降低，丙二醛（Malondialdehyde，MDA）水平升高，炎症因子 IL-1β水平显著增加，这表明该突变通过氧化应激和炎症反应抑制了血管类器官细胞的增殖。
4. 基因表达分析：对 CADASIL 血管类器官和对照血管类器官进行测序分析，发现了大量差异表达基因（Differentially Expressed Genes，DEGs）。这些差异基因富集在多个生物学过程，如血管直径调节、血管大小调节、血管重塑等；在细胞组成方面，涉及线粒体呼吸链、溶酶体腔等；在分子功能上，包括 NADH 脱氢酶活性、蛋白激酶 C 结合等。KEGG 通路分析显示，这些差异基因与 TGF-β信号通路、Notch 信号通路、MAPK 信号通路等密切相关，揭示了 CADASIL 血管类器官形成过程中的分子机制。

研究结论和讨论部分指出，研究人员利用重编程技术成功诱导 PBMCs 成为 iPSCs，并构建了 CSVD 疾病模型。NOTCH3 p.R141C 突变抑制了 CADASIL 患者血管分化过程，导致血管结构和功能异常。该模型为研究 CSVD 的发病机制提供了一个高度生理相关的平台，有助于深入理解 CSVD 复杂的病理过程，为后续的治疗研究奠定了基础。随着技术的不断进步，血管类器官有望在心血管和脑血管疾病研究中发挥更重要的作用，推动相关疾病的研究进展，为攻克 CSVD 等疾病带来新的希望。