南模助力揭示心臟流出道血管平滑肌細胞發育新模式

心臟流出道發育異常是造成先天性心臟病的一種重要原因，其參與形成許多復雜性心血管畸形，約占復雜畸形發生率的25%。在流出道發育過程中，一系列不同類型的細胞群體（包括心肌細胞、間充質細胞、平滑肌細胞等）之間將會有復雜的相互影響及轉換，但具體模式鮮有系統性研究。

2019年7月30日，國際學術期刊Cell Reports在線發表了中國醫學科學院阜外醫院周洲課題組的最新科研成果“Single-Cell RNA-Seq of the Developing Cardiac Outflow Tract Reveals Convergent Development of the Vascular Smooth Muscle Cells”。

該研究系統分析了小鼠心臟流出道5萬多個細胞（來自3個連續發育時期）的單細胞轉錄組，并結合單分子熒光原位雜交和譜系示蹤技術，發現在心臟流出道發育過程中存在心肌細胞向血管平滑肌細胞轉換的情況，進而首次提出了大動脈基部平滑肌匯聚發育的概念。

南模生物為該研究提供了Tnnt2-Dre;CAG-RSR-tdTomato小鼠模型。

研究人員首先通過單細胞測序數據分析發現心臟流出道發育過程涉及6種類型的細胞，并可進一步細分為17個亞群（Fig.1）。

為了搞清細胞亞群之間的關系，研究人員構建了力導向的KNN圖（Fig.2），分析細胞亞群在3個連續發育時期的動態變化，發現除了間充質細胞以外，還有一類心肌細胞（C9亞群）也同時向平滑肌細胞進行轉變。因此作者提出一種假說，心臟流出道的平滑肌存在一種稱為“匯聚發育”的模式。

通過單分子熒光原位雜交技術（Fig.3），研究人員對心臟流出道連續橫切面（從近端到遠端）進行觀察，發現了其從心肌細胞表型向平滑肌細胞逐漸過渡的現象，并且觀察到表達Myh7（心肌細胞標志物）的細胞也同時表達Cxcl12（血管平滑肌標志物），驗證了在心臟流出道發育過程中心肌細胞向平滑肌細胞轉變的推論。

最后研究人員利用Dre-rox譜系示蹤技術（即構建Tnnt2-Dre; CAG-RSR-tdTomato小鼠模型，Fig.4），特異性地標記心肌細胞后代，通過觀察到tdTomato與Myh11基因（血管平滑肌標志物）的共表達再次驗證了流出道發育過程中心肌細胞向平滑肌細胞轉變的結論。

Fig4 譜系示蹤結果驗證流出道發育過程中心肌細胞向平滑肌轉變

大動脈基部平滑肌匯聚發育理論的出現，為心臟發育研究增添了新的維度，對了解先天性心臟病的發病機制、尋找新的治療方法提供了重要的理論依據和參考資料。

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