人體主動脈
主動脈疾病是心血管疾病中的常見病，主要表現為瘤樣擴張、夾層剝離和發育畸形，是環境，行為和基因等多種因素引起的復雜疾病，具有發病率高、治療難度大、死亡率高等特點。其中，主動脈夾層（AD）是一種危及生命的心血管急癥，其特征是中膜破壞和主動脈壁分離。主動脈炎癥是AD的主要特征之一。同時，動脈粥樣硬化、主動脈炎癥、部分風濕免疫疾病等也是導致主動脈瘤形成的主要原因。
當前外科手術治療雖日趨成熟，但非遺傳性主動脈疾病的分子基礎在很大程度上仍然未知，尚缺乏有效的靶向藥物來預防或緩解主動脈相關疾病的病程進展。
主動脈血管的特性源于相互作用的復雜細胞群落，細胞類型的異質性對主動脈血管功能至關重要。通過單細胞測序探索血管的細胞特異性變化，將深刻提高我們對主動脈相關疾病發病機制的理解，同時尋找治療相關疾病的潛在細胞靶點。本文對部分將單細胞測序技術應用于探索主動脈夾層組織中免疫細胞異質性、主動脈夾層的發病機制、阿爾茲海默癥患者腦的主要血管和血管周圍細胞類型等相關文獻進行導讀，希望為大家的單細胞相關研究帶來啟發。
案例一
人主動脈夾層組織中免疫細胞的單細胞測序提供了對免疫細胞異質性的新見解
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樣本信息：健康和AD患者的升主動脈壁組織
測序策略：10x平臺，單細胞測序（scRNA-seq）
捕獲細胞數：31,755個細胞
結論：AD和正常主動脈組織中主要免疫細胞亞群的比例存在顯著差異。正常主動脈中巨噬細胞的比例較高，而AD組織中T細胞、B細胞和自然殺傷（NK）細胞的比例均增加。在AD組織中擴增的巨噬細胞簇主要來源于循環的單核細胞，并表達編碼促炎細胞因子和參與組織修復的分子的基因。AD組織中的T細胞和NK細胞表現出增強的細胞毒性。在AD組織中擴增的CD4 T細胞群是Th17樣的，可能有助于AD的發病。細胞-細胞相互作用分析強調了巨噬細胞和T細胞之間的交流增加，這主要是調節T細胞的共刺激。
案例二
單細胞RNA測序鑒定了Il1rn/Trem1巨噬細胞亞群作為減緩胸主動脈瘤和夾層進展的細胞靶點
研究目的：利用單細胞測序解析胸主動脈瘤和夾層（TAAD）發病及進展過程中的細胞、分子改變。
樣本信息：小鼠主動脈組織
測序策略：BD平臺，單細胞測序（scRNA-seq）
捕獲細胞數：61,826個細胞
結論：應激反應和Toll樣受體信號通路的過度激活導致了早期平滑肌細胞衰老；確定了三個主動脈巨噬細胞亞群，即Lyve1駐留樣、Cd74抗原呈遞和Il1rn/Trem1促炎巨噬細胞。用Ki20227抑制巨噬細胞在主動脈中的積聚可以顯著降低小鼠TAAD和主動脈破裂的發生率。通過使用mLR12阻斷Trem1來靶向Il1rn/Trem1巨噬細胞亞群可以顯著降低小鼠主動脈破裂率。
案例三
LOX成纖維細胞與平滑肌細胞之間的相互作用失調是主動脈夾層的發病機制之一
研究目的：利用單細胞測序探索有或無主動脈夾層（AD）的人主動脈的細胞組成和空間特征。
樣本信息：人類主動脈組織（3例非AD，4例 AD）
測序策略：10x平臺，單細胞測序（scRNA-seq）
捕獲細胞數：3,199個細胞
結論：主動脈夾層標本中高表達LOX的成纖維細胞亞群（FB2）的表達譜會隨著AD的病理進程具有顯著變化；這直接導致其與平滑肌細胞（SMC）間的異常細胞間相互作用，進而促進AD的發展。通過抑制小鼠血管外膜中的BMP信號通路可有效抑制FB2的狀態發生變化，并降低小鼠AD的發生率。
案例四
正常和畸形人腦血管的單細胞圖譜
研究目的：利用單細胞測序定義成人腦血管系統的細胞圖譜。
樣本信息：人類大腦皮層組織
測序策略：10x平臺，單細胞測序（scRNA-seq）
捕獲細胞數：181,388個細胞
結論：定義成人腦血管系統的細胞圖譜，包括具有動靜脈分割和血管周圍細胞多樣性的內皮細胞分子標記。研究了腦動靜脈畸形中的細胞和分子擾動，并確定了具有異常血管模式和血管源性炎癥本體的病理性內皮轉化，闡明了血管源性炎癥特征以及導致腦出血的血管和免疫細胞之間的相互作用。
案例五
人類大腦血管圖譜揭示了阿爾茨海默癥風險的多種介質
研究目的：利用單細胞測序描繪人腦的主要血管和血管周圍細胞類型。
樣本信息：人海馬和皮質樣本
測序策略：10x平臺，單細胞核測序（snRNA-seq）
捕獲細胞數：143,793個細胞（來自9名無認知障礙者和8名阿爾茲海默癥患者）
結論：確定了大腦區域和物種富集的基因和途徑，揭示了人類動靜脈組織的分子原理，概括了一個漸進的內皮細胞和間斷的壁細胞連續體；發現了人類周細胞的兩種亞型，以溶質轉運和細胞外基質（ECM）組織為特征；并定義血管周圍與腦膜成纖維細胞的特異性。在阿爾茨海默病中，觀察到ECM維持周細胞和基因表達模式的選擇性脆弱性，這暗示了血流失調。通過全基因組關聯研究（GWAS）發現，與阿爾茨海默病風險相關的前45個基因中，有30個在人腦血管系統中表達。血管GWAS基因映射到內皮蛋白轉運、適應性免疫和ECM途徑。許多小膠質細胞在小鼠中具有特異性，表明阿爾茨海默病風險的部分進化轉移。
案例六
散發性腦和脊髓海綿狀畸形中的體細胞MAP3K3和PIK3CA突變
研究目的：利用單細胞測序探索散發性海綿狀血管瘤的體細胞突變及轉錄特征。
樣本信息：海綿狀血管瘤組織（36例腦樣本、45例脊髓樣本）
測序策略：10x平臺，單細胞測序（scRNA-seq）+全外顯子組測序
捕獲細胞數：65,297個細胞
結論：通過單細胞RNA測序鑒定了散發性海綿狀畸形不同遺傳亞群之間的不同轉錄特征，并通過病理染色進行了驗證。MAP3K3突變攜帶者中顯著的細胞凋亡以及PIK3CA突變攜帶者中GDF15和SERPINA5的過度表達導致了其表型。我們發現，在大多數（90.1%）散發性海綿狀畸形中，激活MAP3K3和PIK3CA體細胞突變，而PIK3CA突變可能會增加明顯出血的風險。
案例七
單細胞轉錄組分析揭示了對照組和動脈瘤組織中的動態細胞群體和差異基因表達模式
研究目的：利用單細胞測序表征升主動脈壁的細胞組成，并鑒定人類升主動脈瘤（ATAA）組織的每個細胞群中的分子變化。
樣本信息：升主動脈組織（8位ATAA患者和3位健康對照）
測序策略：10x平臺，單細胞測序（scRNA-seq）
捕獲細胞數：48,128個細胞
結論
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