单细胞RNA测序揭示心脏病的新机制

　　

   

   

正常心脏肌肉细胞的显微镜照片(左)和肥厚性心肌病患者的心脏肌肉细胞(右)。黑色区域是单个肌肉细胞。肥厚型心肌病患者的肌肉细胞较大，细胞之间的空隙较大(绿色)，充满了肥厚型心肌病患者的疤痕组织。蓝色的部分表示细胞DNA的位置。

肥厚性心肌病是一种心脏疾病，会导致心肌压力过大、肿胀。由于对潜在机制了解不足，无法提供有效的临床治疗。患者接受一般的心脏药物治疗，有时需要进行心脏直视手术来移除多余的组织。Hubrecht研究所的研究人员现在已经成功地应用了一项革命性的新技术(scRNA-seq)来揭示潜在的疾病机制，特别是导致肿胀的机制。广泛的“大数据”集是一个新的观察结果的宝库，为肥厚性心肌病和潜在的新治疗场所提供了见解。这项研究由Eva van Rooij小组的研究人员完成，研究结果发表在5月10日的《细胞报告》杂志上。

 

心脏每天每分钟都要跳动。在肥厚性心肌病(HCM)患者中，这种泵血功能受损是因为执行牵引运动的分子之一存在缺陷。这导致了肌肉细胞内的应激反应，以及心肌肿胀以补偿失去的功能。因此，患者可能会出现典型的心脏病症状，如气短、胸痛和心律失常(心律失常)。直到今天，HCM治疗的发展仍因对这些现象缺乏了解而受到阻碍。

 

齿轮

对HCM患者进行手术，移除阻碍血液流动的多余心脏组织，这为研究人员提供了一个独特的机会，因为他们可以使用移除的组织来研究这种疾病。Hubrecht研究所的研究人员现在已经在该组织上应用了新的单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术，以解开HCM的起源。其中一名研究人员Martijn Wehrens解释说:“人类DNA包含大约3万个基因，相当于3万种齿轮的目录，每一种都在使我们的身体工作中发挥作用。通常，研究集中在少数几个基因上，这些基因在多年的研究之后被认为是重要的。scRNA-seq技术能够一次性量化所有30,000个齿轮的活动，以了解它们在疾病中的作用。”

 

使scRNA-seq功能强大的一个关键特征是，它可以观察单个细胞。人体和心脏都由多种细胞组成，如肌肉细胞、血细胞、血管细胞等等。每种细胞类型都有自己的专门化。Wehrens:“研究这种组织就像看一张ps过的照片，猫、狗和鸟融合在一起。你不知道发生了什么。在我们的scRNA-seq分析过程中，细胞彼此分离，这样我们就能看到心脏发生了什么。就像把合并的猫、狗和鸟的照片分割成单独的照片。”

Single-cell transcriptomics provides insights into hypertrophic cardiomyopathy