微流控技术捕获患者源性循环内皮细胞揭示肺动脉高压新靶点PRND的致病机制

本研究针对肺动脉高压(PAH)患者内皮细胞(EC)异质性及早期基因标志物缺乏的难题，开发了基于鲱鱼骨微流控芯片(HB μ-chip)的技术平台，成功从PAH患者全血中捕获循环内皮细胞(CECs)。通过转录组分析发现138个差异表达基因(DEGs)，首次揭示朊病毒样蛋白Doppel(PRND)在PAH中的关键作用——通过调控BMPRII/pSMAD1/5通路促进内皮-间质转化(EndMT)，PRND基因敲除小鼠在Sugen/低氧模型中出现右心室收缩压降低。该研究为PAH的早期诊断和精准治疗提供了新型生物标志物和药物靶点。

　　

肺动脉高压（PAH）是一种致命的血管疾病，如同逐渐收紧的"肺部枷锁"，患者肺部血管壁异常增厚，最终导致右心衰竭。尽管现有治疗手段能延缓病情，但5年生存率仍不足60%。究其根源，肺动脉内皮细胞的"叛变"行为——异常增殖、抗凋亡和内皮-间质转化（EndMT）——是疾病始作俑者。然而科学家们面临两大困境：一是难以获取早期患者的内皮细胞（多数研究依赖终末期肺移植标本），二是不同患者细胞存在显著异质性。这就像试图用残缺的拼图还原疾病全貌，而每块拼图形状还各不相同。

美国德州理工大学健康科学中心和UTEP的研究团队另辟蹊径，将目光投向血液中"漂流"的循环内皮细胞（CECs）。这些如同"血管碎片"的细胞携带疾病原始信息，但在血液中含量极低——每千万血细胞中不足1个。研究团队设计出鲱鱼骨结构的微流控芯片（HB μ-chip），通过产生微涡流将CECs"一网打尽"。

关键技术包括：1）鲱鱼骨微流控芯片捕获PAH患者和健康人CECs；2）RNA测序鉴定差异表达基因；3）体外实验验证PRND对EndMT的调控；4）PRND基因敲除小鼠在Sugen/低氧PAH模型中的表型分析。样本来自德州大学医学中心PAH患者队列和PHBI组织库。

设计制造CEC捕获用鲱鱼骨μ芯片
研发的PDMS芯片具有320个V型鲱鱼骨结构，通过微涡流效应使细胞与抗体修饰表面充分接触，捕获效率达85%。

讨论
研究发现PAH患者CEC数量与疾病严重程度正相关。转录组揭示138个关键差异基因，其中朊病毒样蛋白PRND最为突出。该蛋白在PAH-CECs中表达量激增，过表达可重现13-15%的缺氧相关基因变化。机制上，PRND通过抑制BMPRII/pSMAD_1/5通路推动EndMT进程，而PRND敲除小鼠在Su/Hy模型中右心室收缩压显著降低。

研究意义与局限
这项发表于《Biomaterials》的研究开创性地将微流控捕获技术与单细胞分析结合，首次建立PAH-CECs分子图谱。PRND的发现为PAH提供了全新治疗靶点——其抑制剂可能逆转血管重塑。但研究样本量有限，且CECs来源（肺动脉或全身血管）仍需明确。

如同在血液中安装"分子雷达"，这项技术实现了对PAH的无创动态监测。未来或可通过定期抽血评估药物疗效，真正实现"液体活检"指导下的精准治疗。从男性不育相关蛋白到PAH关键分子，PRND的"跨界"表现也提示生物医学研究中"非常规靶点"的重要价值。