鈣化性主動(dòng)脈瓣疾?。–AVD）是心血管疾病的第三大病因，約25%的65歲以上的老年人受到影響。雖然CAVD的病因尚不清楚，但據推測，疾病的病因是由環(huán)境和遺傳因素共同作用的。目前，治療CAVD的唯一選擇是通過(guò)心臟手術(shù)進(jìn)行人工瓣膜植入，包括經(jīng)導管主動(dòng)脈瓣置換術(shù)和外科主動(dòng)脈瓣置換術(shù)。由于CAVD在多個(gè)病理階段都有表現，因此尋找治療方法和早期診斷具有挑戰性。此外，CAVD的發(fā)展涉及一個(gè)復雜的多層組織結構，具有豐富的細胞外基質(zhì)表型和獨特的高度可塑性的多潛能駐留細胞群。因此，定義病理組織中存在的細胞亞群可提供對疾病病因和治療方案的見(jiàn)解。

基于此，來(lái)自北京協(xié)和醫院心臟大血管外科主任、協(xié)和醫院器官移植中心主任董年國教授帶領(lǐng)團隊，通過(guò)使用無(wú)偏單細胞RNA測序法對從6個(gè)不同的人主動(dòng)脈瓣葉分離的34632個(gè)細胞進(jìn)行高通量的細胞異質(zhì)性評價(jià)。通過(guò)細胞實(shí)驗、原位定位和批量測序來(lái)驗證正常、健康瓣膜與CAVD患者之間的差異。相關(guān)研究成果以“Cell-Type Transcriptome Atlas of Human Aortic Valves Reveal Cell Heterogeneity and Endothelial to Mesenchymal Transition Involved in Calcific Aortic Valve Disease”為題，在線(xiàn)發(fā)表在《Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology》 （《ATVB》）雜志上。

研究人員從樣本1到6的估計細胞數量為1293、2296、6802、10126、10763和3352，使用信息主成分（n=10）的基于圖的聚類(lèi)將細胞分類(lèi)為細胞類(lèi)型組，基于圖的聚類(lèi)顯示6個(gè)樣本中有14個(gè)簇；每個(gè)簇中的細胞相對于總細胞數的比例從簇1到簇14依次減少，個(gè)體間鈣化瓣膜細胞的異質(zhì)性并不表明個(gè)體內存在明顯的細胞簇，只有細胞數量的差異是明顯的。最后選擇每個(gè)簇表達量排名前100的基因定義該簇的亞型，可將14個(gè)簇歸為：3個(gè)VIC，6個(gè)VDSC，1個(gè)單核細胞，1個(gè)巨噬細胞，1個(gè)淋巴細胞和2個(gè)VEC亞群。以上研究表明主動(dòng)脈瓣存在細胞異質(zhì)性。

研究人員基于對健康和CAVD樣本的基于圖的聚類(lèi)比較，CAVD聚類(lèi)1、2、3、4、6、8和12是顯著(zhù)的細胞群體。發(fā)現簇1、2、3、4、6和8是新的細胞類(lèi)型，與先前確定的VEC或VIC不完全匹配。在7個(gè)群體在CAVD組中明顯更多表達量排名前5的基因未能表現出顯著(zhù)的特異性。選擇每個(gè)簇中表達量最高的基因作為識別這些顯著(zhù)細胞群的潛在標記（簇1為L(cháng)UM，簇2為SOX4，簇3為CCL20，簇4為MT1A，簇6為RPL17，簇8為CMSS1，簇12的PI3）。且發(fā)現LUM、SOX4、CCL20、MT1A、RPL17、CMSS1在新鑒定的細胞簇中均有表達。表明新生的VDSCs參與主動(dòng)脈瓣鈣化。

為了證實(shí)Endo-MT是否參與了CAVD的發(fā)生，研究人員選擇了IL1RL1和SELE標記定位VECs，SPARC定位VICs，IL1RL1+/SPARC+和SELE+/SPARC+細胞在CAVD標本的瓣膜內皮層邊緣顯著(zhù)，SELE+/SPARC+細胞傾向于從內皮區遷移到間質(zhì)區。內皮細胞相關(guān)的內皮標志物VE鈣粘蛋白的表達水平被Endo-MT誘導顯著(zhù)抑制，而間充質(zhì)細胞標記物COL1A和骨膜炎素的表達則被顯著(zhù)誘導。分離的VEC表現出鵝卵石狀的形態(tài)和最小的成管能力。研究人員在使用VEC特異培養基進(jìn)行原代培養的第1天，VEC顯示出大量的克隆形成單位。6天后出現較大的克隆。7天后，這些細胞呈現成纖維細胞樣的形態(tài)。CDH5和SELE的雙重染色顯示標記共定位，但僅檢測到少數SELE+/CDH5?細胞。以上結果表明Endo-MT參與CAVD過(guò)程的驗證及機制。

綜上所述，該研究團隊用無(wú)偏單細胞RNA測序法對從6個(gè)不同的人主動(dòng)脈瓣葉分離的34632個(gè)細胞進(jìn)行高通量的細胞異質(zhì)性評價(jià)。通過(guò)細胞實(shí)驗、原位定位和批量測序來(lái)驗證正常、健康瓣膜與CAVD患者之間的差異。通過(guò)比較健康和CAVD標本，確定了14種細胞亞型，包括3種不均一的瓣膜間質(zhì)細胞亞群，3種免疫源性細胞，2種類(lèi)型的瓣膜內皮細胞，以及6種特別在CAVD小葉中發(fā)現的新的瓣膜源性間質(zhì)細胞。結合主動(dòng)脈瓣增厚的單細胞轉錄本驗證主動(dòng)脈瓣病變。
研究人員發(fā)現解構了主動(dòng)脈瓣細胞圖譜，并提示了常駐細胞亞群之間的新功能相互作用。該研究團隊的研究結果可能為未來(lái)預防CAVD的靶向治療提供了思路。