肥厚型心肌病是最常见的心脏遗传性疾病，如果不及时治疗，肥厚型心肌病患者有可能发生不良事件，包括心力衰竭、心律失常和死亡。但治疗肥厚型心肌病的靶向药物仍然非常有限。
近日，中国医学科学院阜外医院周洲、胡盛寿及王水云团队合作在著名国际期刊Cell Discovery（IF=38） 上发表文章。研究首次利用大规模单细胞核转录组和空间转录组学联合分析，对梗阻型肥厚型心肌病患者及健康供体来源的室间隔组织进行了系统的比较研究。
研究通过比较分析发现,肥厚型心肌病在基因表达、细胞亚群组成和细胞间通讯方面的谱系特异性变化。
最终通过拟时间排序、差异表达分析和差异调控网络分析的结果，筛选出心肌细胞向衰竭状态转变过程中潜在的关键基因FGF12、IL31RA、CREB5等。
研究设计示意图
研究还筛选出了心脏成纤维细胞活化（心肌纤维化）过程中的潜在关键基因，如AEBP1、RUNX1、MEOX1、LEF1和NRXN3。
此外，研究利用空间转录组数据，在患者组织切片上确认了候选基因、重要通路和细胞亚群的空间表达模式。
研究者还对心肌纤维化的候选关键基因AEBP1进行了体外功能学实验研究。
发现体外敲低AEBP1可以促进人类心脏成纤维细胞的活化，而过表达AEBP1可以减弱TGFβ诱导的心脏成纤维细胞的活化。因而支持AEBP1在心脏成纤维细胞的活化中扮演了转录抑制因子的角色，针对AEBP1开发药物则有望缓解心脏纤维化。
作者称，该研究为肥厚型心肌病的靶向药物研发奠定了基础。
作者介绍，单细胞核RNA测序（snRNA-seq）可以利用冻存的临床组织样本，高通量地获得单个细胞核的转录组，通过与健康组织比较从而发现病理状态下细胞类型（谱系）特异性的转录调控改变。对病理切片进行空间转录组测序可以提供单细胞/细胞核数据中丢失的基因表达的空间信息，与单细胞核转录组数据联合分析则可以极大地扩展人们对于病理发生机制研究的能力。然而目前尚缺乏在单细胞核以及空间分辨率下对肥厚型心肌病心肌组织，特别是心脏室间隔（IVS）的转录调控改变的研究。
阜外医院刘宣雨副研究员、殷昆仑助理研究员、陈亮医师为论文的共同第一作者。该项目受到中国医学科学院医学与健康科技创新工程、国家自然科学基金的支持。
来源：
Liu X, Yin K, Chen L, et al. Lineage-specific regulatory changes in hypertrophic cardiomyopathy unraveled by single-nucleus RNA-seq and spatial tranomics. Cell Discov. 2023 Jan 17;9(1):6.
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