2024年8月24日，《Cardiovascular Research》雜志在線發(fā)表了題為《Single-cell analysis reveals the implication of vascular endothelial cell-intrinsic ANGPT2 in human intracranial aneurysm》的研究論文。該研究由中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（神經(jīng)科學(xué)研究所）杜久林研究組和復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院神經(jīng)外科朱巍團隊完成，揭示了ANGPT2在顱內(nèi)動脈瘤（IA）形成中的關(guān)鍵作用。

顱內(nèi)動脈瘤是腦動脈中的局部膨出或球狀擴張，影響約3.2%的人群，尤其在老年人群中患病率更高。其破裂可能導(dǎo)致動脈瘤性蛛網(wǎng)膜下腔出血，致死率高達(dá)27 - 44%。先前大量研究表明，血流紊亂、血管壁剪切應(yīng)力、氧化應(yīng)激、細(xì)胞外基質(zhì)降解和炎癥等外在因素可能參與了IA的形成和發(fā)展，但IA是否涉及血管內(nèi)皮細(xì)胞（EC）自身內(nèi)在分子通路仍不清楚。

為了深入探討顱內(nèi)動脈瘤的分子機制，研究團隊對三例散發(fā)囊性IA患者樣本和三例對照動脈樣本進行了單細(xì)胞RNA測序，鑒定出包括內(nèi)皮細(xì)胞在內(nèi)的九大主要細(xì)胞群。通過差異表達(dá)基因、富集分析以及細(xì)胞通信分析，研究人員發(fā)現(xiàn)與血管生成相關(guān)的信號通路在內(nèi)皮細(xì)胞中的異常增強，并確定了與IA形成相關(guān)的上調(diào)基因。

為了驗證這些內(nèi)皮細(xì)胞特異性候選基因的作用，研究團隊使用斑馬魚作為模型，在內(nèi)皮細(xì)胞中特異性逐個表達(dá)候選基因，觀察是否出現(xiàn)類似IA表型的腦血管變化，發(fā)現(xiàn)angpt2a基因在引起IA樣血管擴張和隆起中的關(guān)鍵作用。進一步地，研究人員通過基因敲入介導(dǎo)的pdgfrb基因破壞，建立了一種全新的IA遺傳性動物模型，模擬了人IA的主要特征，并發(fā)現(xiàn)抑制angpt2a能夠減輕IA模型中的血管擴張。

此項研究提供了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組資源，揭示了人類顱內(nèi)動脈瘤中內(nèi)皮細(xì)胞的異質(zhì)性，加速了IA發(fā)病機制背后主要分子機制的揭示。此外，研究團隊建立了一種新型的IA遺傳動物模型，為從分子和細(xì)胞水平長期研究IA的病理發(fā)生機制提供了新的工具。研究還確定了angpt2a在IA形成中的關(guān)鍵作用，提示通過靶向抑制ANGPT2對IA具有潛在的治療價值。這些發(fā)現(xiàn)對于理解IA的分子基礎(chǔ)及開發(fā)有效的治療方法具有重要意義

中國科學(xué)院青促會會員李佳副研究員負(fù)責(zé)設(shè)計指導(dǎo)完成此項工作，與華山醫(yī)院神經(jīng)外科余果、張宏飛為本論文的第一作者，杜久林研究員與朱巍教授為本論文的通訊作者。杜久林組博士后訾化星、華山醫(yī)院神經(jīng)外科劉明劍亦做出重要貢獻(xiàn)。研究獲得了科技部國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、上海市自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院青促會的資助。

圖注：上圖顯示從病人獲取單細(xì)胞數(shù)據(jù)的流程。下圖展示IA血管的分子表達(dá)變化特征，斑馬魚IA在體遺傳模型的功能驗證。