单细胞转录组联合全基因组关联研究揭示颈动脉与股动脉斑块异质性及其与斑块稳定性的关联机制

本研究针对颈动脉与股动脉斑块稳定性差异的机制难题，通过整合scRNA-seq和GWAS数据，结合7种机器学习模型筛选出HOX基因家族关键差异表达基因，发现NK细胞（自然杀伤细胞）是斑块栓塞最相关细胞亚群，其中CD2基因表达与栓塞事件显著相关。该研究首次揭示不同部位动脉斑块的分子-细胞互作网络，为区域特异性动脉粥样硬化治疗提供新靶点。

　　

动脉粥样硬化作为全球头号致死性疾病，其斑块在不同血管床表现出显著差异：颈动脉斑块易破裂导致栓塞性卒中，而股动脉斑块则趋向稳定进展。这种临床现象背后隐藏着怎样的分子机制？既往研究多聚焦心血管领域，对外周动脉斑块异质性认识不足。福建医科大学附属第一医院血管外科团队在《Scientific Reports》发表的研究，通过多组学整合分析揭开了这一谜题。

研究团队运用三大关键技术：1）整合GSE234077等5个GEO数据库的scRNA-seq（单细胞RNA测序）和bulk RNA数据，构建61例颈动脉与31例股动脉斑块样本队列；2）采用LASSO、XGBoost等7种机器学习算法筛选关键差异基因；3）创新性应用scPagwas方法将芬兰生物库"栓塞性卒中"GWAS数据与单细胞转录组关联，解析细胞-基因-表型关联网络。

研究结果揭示：1）基因差异特征：通过跨数据集分析发现颈动脉斑块存在90个上调/80个下调基因，HOXC9、HOXC6等HOX家族基因在股动脉显著高表达，机器学习确认其为最具区分力的标志物。免疫组化验证显示HOXC9蛋白在股动脉斑块表达升高2.3倍（p<0.01）。2）细胞景观异质性：BayesPrism反卷积显示颈动脉斑块CD8⁺效应T细胞比例增加35%，而NK细胞在股动脉斑块富集1.8倍。Augur算法鉴定NK细胞为最显著扰动细胞亚群，其KEGG通路分析显示颈动脉NK细胞活跃于白细胞跨内皮迁移，而股动脉NK细胞侧重凋亡调控。3）栓塞关联机制：scPagwas分析将NK细胞TRS（性状风险评分）与栓塞性卒中关联（p<0.001），发现CD2和ITGB1为核心风险基因。单细胞验证显示症状性斑块中CD2^high NK细胞比例增加2.1倍（p=0.003）。4）细胞互作网络：CellChat分析揭示颈动脉斑块中NK细胞通过APOE-IL1B信号与M1巨噬细胞形成促炎环路，并通过GNAS通路激活CD8⁺T细胞毒性。

该研究首次建立"HOX基因调控-NK细胞极化-细胞互作网络"的三维机制框架：HOX基因低表达导致颈动脉斑块NK细胞获得CD2高表达表型，通过增强细胞毒性促进斑块不稳定；而股动脉斑块中HOXC9可能通过抑制MMP9维持基质稳定性。这一发现不仅解释临床观察到的部位特异性斑块行为，更提出靶向CD2的免疫调节策略可能成为稳定颈动脉斑块的新方向。研究局限性在于CD45⁺分选策略未能评估平滑肌细胞等非免疫组分，且机制验证仍需动物实验支持。未来研究可探索HOX基因编辑联合CD2阻断在斑块稳定化治疗中的协同效应。