Bulk转录组联合单细胞转录组解析不同心脏疾病细胞类型特异基因表达和通信模式特征

Frontiers in Cell and Developmental Biology [IF：6.081]

① 分析来自4种常见心脏病小鼠模型，包括心肌梗死（myocardial infarction，MI）、扩张型心肌病（dilated cardiomyopathy，DCM）、肥厚型心肌病（hypertrophic cardiomyopathy，HCM）和心律失常性右心室心肌病（arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy，ARVC）的原始测序数据，首次构建了一个包含12项研究110个样本的整合bulk转录组数据集，并使用CIBERSORTx估算细胞丰度来重建细胞类型表达谱，全面比较了不同类型心脏疾病中细胞类型特异性表达差异。

② 结合MuSiC和Bisque的相对丰度和流式细胞术，研究并验证疾病条件下心脏细胞组成的变化，发现MI和DCM小鼠心脏成纤维细胞比例明显升高。

③ 引入2个MI和HCM的scRNA-seq数据集重建bulk转录组图谱，并表征不同疾病条件下细胞类型的丰度和细胞类型特异性通路，表明成纤维细胞是多种疾病中心脏组织转录组改变的重要参与者，识别出一个高表达Cthrc1的MI和DCM中特异上调的成纤维细胞亚群FB_sp2。

④ 免疫细胞丰度改变是不同心脏疾病的普遍现象，而单核细胞参与MI的发生发展。

⑤ 特异差异基因间的蛋白互作网络证明了单核细胞（Cfh、Qsox1和Olfml3等）和成纤维细胞（Ywhap、Prkcd、Col4a2和Cbl）通信的潜在机制；利用CellChat计算细胞通信模式的变化发现成纤维细胞处于通信网络的中心，表明它在心脏病进展中的核心作用。（徐晓静）

bulk RNA-seq表达矩阵解析scRNA-seq数据细胞类型特异性的分析流程图

心力衰竭中心脏血管生态位的绘制

Nature Communications [IF: 17.694] 

① 将遗传命运追踪与共聚焦成像、scRNA-seq分析相结合，描述了体内平衡和心力衰竭期间小鼠心脏所有主要血管和血管周围的细胞类型，揭示了成纤维细胞、内皮细胞、周细胞和血管平滑肌细胞亚型中细胞类型特异性的转录组学变化，为研究肥厚型心脏重塑中血管生态位转录组学变化提供了广泛资源。

② 描述了一种以Thbs4表达为标志的、存在于稳态过程中的特定成纤维细胞亚群，该亚群在心肌纤维化损伤后显著扩增，并确定了转录因子TEAD1作为成纤维细胞激活的调节因子。

③ 内皮细胞在损伤后表现出扩增反应，但在后来的重塑中不能支持血管生成。

单细胞和谱系追踪研究揭示CD34⁺细胞对心力衰竭期间心肌纤维化的影响

Stem Cell Research & Therapy [IF：8.079]

① 使用Cd34-CreER2;Rosa26-tdTomato小鼠（一种可诱导的谱系追踪模型），追踪 CD34⁺细胞在TAC（transverse aortic constriction）诱导的心肌重塑中的命运，并结合scRNA-seq技术和骨髓移植模型，绘制了人类和动物模型心脏肥大过程中CD34⁺细胞来源的细胞景观，表明分化为成纤维细胞的非骨髓来源的CD34⁺细胞在很大程度上解释了心脏纤维化的原因。

② 通过分析来自小鼠心脏的59,505个单细胞和来自人类心脏的22,537个单细胞的转录组，阐明了心脏肥大过程中细胞景观的动态变化，包括CD34⁺细胞、成纤维细胞、内皮细胞和免疫细胞。

③ 结合遗传谱系追踪和骨髓移植模型，确定了非骨髓来源的CD34⁺细胞是心肌纤维化过程中成纤维细胞和内皮细胞的主要来源。

④ CD34⁺细胞的部分耗竭可减轻心肌纤维化的严重程度，并显著改善了心脏功能。

⑤ 对scRNA-seq数据的单细胞拟时序分析和体外细胞培养研究表明，Wnt-β-catenin和TGFβ1/Smad通路在调节CD34⁺细胞向成纤维细胞分化中至关重要。

Tomo-Seq揭示ZBTB11为致心律失常性心肌病心肌细胞变性的调节因子

Cardiovascular Research [IF：13.081]

① 结合空间转录组Tomo-Seq与经典的组织学方法，研究人类致心律失常性心脏病（arrhythmogenic cardiomyopathy，ACM）中疾病驱动机制背后的基因表达变化，绘制了移植ACM心脏的心外膜-心内膜基因表达图谱，揭示了人类心肌病中新的分子机制，并揭示了ZBTB11（Zinc finger and BTB domain containing protein11）为心肌细胞缺失的一种新的驱动因子。

② 对已知具有PKP2基因突变的男性患者的移植ACM心脏进行解剖和组织学检查，发现该患者心脏存在严重的心肌细胞变性和脂肪组织的替换现象，并发现PKP2突变导致心肌细胞间桥粒和连接成分的错误定位和缺失。

③ 使用Tomo-Seq和RNA-Seq，获得了ACM心脏的跨心外膜到心内膜高空间分辨率表达图谱，并根据已知标记基因的表达模式，将基因表达谱分为了不同区域，同时，也发现一些之前未知的与PLIN1、ACTA2和DES基因相关的基因。

④ ACM心脏的不同区域具有不同的基因表达模式：Cluster 1仅存在于ACM心脏的心外膜纤维脂肪区域、Cluster 2位于脂肪区域和心肌细胞区域之间边界区域、Cluster 3存在于心肌细胞区域。

⑤ 将基因表达谱与区域重构反应联系起来，发现ZBTB11在心肌活性纤维脂肪替代位点特异性富集，同时这种富集需要外部刺激，比如纤维脂肪组织的存在。

⑥ ZBTB11在患者的纤维脂肪区域两侧的应激心肌细胞中增加，并诱导心肌细胞的自噬和凋亡。

复杂心律失常的3D人体模型

Acta Biomaterialia [IF: 8.947]

① 描述了一个新的具有高再现性、保真度和广泛功能适用性的3D工程心脏组织（engineered heart tissue，EHT）模型——获得性心律失常体外3D模型，该模型模拟了人类相关平台中患者和动物模型中已建立的病理生理学变化，且有可能很容易被用作未来病理生理学和药理学研究的研究工具。

② 将水凝胶包埋的人诱导多能干细胞来源的心肌细胞（human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes，HiPSC-CMS）和心脏成纤维细胞种植到已建立的微孔系统中，并通过甲基β环糊精（methyl-β-cyclodextrin，MBCD）破坏心肌细胞-细胞信号传导，从而模拟人类的获得性心律失常。

③ 利用获得性心律失常体外3D模型的固有功能特性及先进的光学成像技术，展示了相对于对照组，心律失常组织中收缩率、同步性和电生理传导的显著变化。

细胞治疗可减轻伴有心力衰竭和保留射血分数的高血压大鼠的内皮功能障碍

American journal of physiology. Heart and circulatory physiology [IF：5.125]

① 结合scRNA-seq技术，测试心脏球源性细胞（cardiosphere-derived cells，CDCs）治疗引起的心脏功能改善是否与氧化应激、先天免疫和血管反应性的变化相关，验证了内皮细胞炎症是射血分数保留型心力衰竭（heart failure with preserved ejection fraction，HFpEF）的直接驱动因素的假说，并进一步解释了内皮细胞和单核/巨噬细胞在HFpEF发病机制中的作用。

② 喂食高盐饮食的Dahl盐敏感性（Dahl salt-sensitive，DS）大鼠出现HFpEF，并伴有舒张功能障碍和心衰的客观体征（包括运动不耐受、恶病质和肺充血）。

③ DS大鼠被随机分配接受冠状动脉内输注CDCs或载药治疗两周，分析发现CDCs可改善内皮依赖性血管舒张，同时降低氧化应激，恢复内皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）的表达。

④ 在体外，将内皮细胞暴露于CDC分泌的细胞外囊泡中，可降低VCAM-1蛋白的表达，并减弱单核细胞的粘附和迁移。

单细胞核测序技术揭示扩张型和肥厚型心肌病转录图谱

Nature [IF：69.504]

① 通过对来自11例扩张型心肌病（dilated cardiomyopathy，DCM）和15例肥厚型心肌病（hypertrophic cardiomyopathy，HCM），以及16个非衰竭（non-failing，NF）患者心脏左心室样本中的近592,689个细胞核进行snRNA-seq分析，全面描述了人类DCM和HCM的单细胞核转录图谱，提供了对人类心肌病的转录和分子基础的见解。

② 与NF供体相比，DCM或HCM患者的左心室存在较大的转录变化，而DCM与HCM患者左心室之间的转录差异相对较小；当DCM和HCM进展到晚期时（样本均为晚期），二者的转录谱相似。

③ 心肌病和NF心脏之间的细胞类型或细胞亚型组成不同，最显著不同是心肌病心脏中增殖的CCR2阴性巨噬细胞减少和活化的成纤维细胞的增加。此外，识别出一种仅存在于心肌病中的独特的活化成纤维细胞群。

④ 针对活化心肌成纤维细胞基因的CRISPR-Cas9技术或许可作为心肌纤维化的有效干预措施。