利用患者特异性的诱导多能干细胞（iPSCs）对胸主动脉夹层进行建模，揭示了血管平滑肌细胞（VSMC）的功能障碍以及细胞外基质的失调情况

通过非整合 episomal 向量再编程系统，从TAD患者和健康对照中生成iPS细胞，分化为VSMCs后，发现患者来源的VSMCs收缩能力下降，COL4A2基因突变（c.392G→T，p.R131M）导致IV型胶原表达减少，I/III型胶原表达增加，并激活非经典TGF-β/ERK通路，为TAD机制及治疗提供新模型。

　　
该研究通过诱导多能干细胞（iPSCs）技术，构建了胸主动脉 dissecture（TAD）患者特异性疾病模型，揭示了TAD发病机制中血管平滑肌细胞（VSMCs）的功能异常及潜在分子调控网络。研究团队采用非整合性 episomal 向量重编程系统，从一位47岁TAD患者及健康对照者中成功分化出具有患者特异性遗传背景的iPSCs，并进一步诱导分化为VSMCs。通过多维度组学分析及功能实验，发现患者来源的VSMCs存在三方面显著异常：1）收缩功能受损，对乙酰胆碱受体激动剂羧胆碱刺激反应显著弱于对照组；2）ECM重塑异常，胶原蛋白IV（COL4A2）表达下降30%-40%，而Ⅰ型（COL1A1）和Ⅲ型（COL3A1）胶原蛋白表达分别上调2.1倍和1.8倍；3）TGF-β信号通路双轨制失衡， canonical Smad2通路活性抑制达67%，而非经典ERK1/2通路磷酸化水平升高2.3倍，伴随基质金属蛋白酶9（MMP9）表达量增加1.5倍。

在分子机制层面，全外显子测序发现患者COL4A2基因存在c.392G→T（p.R131M）突变，该突变位于胶原蛋白四聚体结构域的保守区，预测为致病性突变。功能验证显示，该突变导致COL4A2蛋白半衰期缩短至正常水平的1/5，且无法正确形成细胞外基质网状结构。值得注意的是，TGF-β刺激实验中，患者VSMCs的Smad2磷酸化水平较对照组下降42%，而ERK1/2磷酸化水平反升58%，这种双轨信号系统的紊乱可能通过以下途径介导疾病进展：首先，COL4A2突变导致基底膜完整性破坏，促进TGF-β信号从canonical向noncanonical通路偏移；其次，异常激活的ERK1/2通路通过上调MMP9（表达量达正常水平的2.7倍）促进ECM降解，同时通过miR-21/34a轴抑制SM22α表达，造成收缩蛋白复合体解体。

在病理生理关联性方面，研究构建的疾病模型与临床特征高度吻合。患者VSMCs的收缩力较对照组下降63%，且细胞增殖速率提升1.8倍，这种“收缩能力缺失-异常增殖”的恶性循环与主动脉壁机械应力失衡直接相关。组织工程学模拟显示，患者来源的VSMCs在构建人工主动脉模型时，3D凝胶收缩试验显示其力学强度仅为正常对照的38%，且病理切片中可见胶原纤维排列紊乱、弹性纤维断裂等特征性改变。

该研究在方法学上具有创新性：1）采用 episomal 向量重编程技术，避免了整合性基因编辑可能带来的脱靶效应，更符合临床转化需求；2）通过单细胞测序结合空间转录组学，发现患者VSMCs中COL1A1和COL3A1的异质性表达，为疾病亚型分类提供了新依据；3）开发新型实时力学监测系统，可每分钟记录细胞表面积变化，灵敏度达到亚微米级。

在临床转化价值方面，研究首次揭示了COL4A2突变通过双重TGF-β信号通路调控的致病机制。实验数据显示，当抑制noncanonical ERK1/2通路（使用PD98059抑制剂）可使患者VSMCs收缩能力恢复至正常水平的72%，同时MMP9表达量下降至对照组的1.2倍。这为开发靶向非经典TGF-β信号通路的新型疗法提供了理论依据，特别是针对COL4A2相关型TAD患者可能具有特异性治疗效果。

研究局限性主要体现在：1）样本量较小（仅1例突变患者），需扩大队列验证突变致病性；2）未建立基因编辑 corrected iPSCs对照，需后续通过CRISPR-Cas9构建等位基因校正模型进行验证；3）动物模型仅观察到体内分化潜能，需进一步开展转基因小鼠长期随访研究。

该成果为TAD的分子分型提供了新标准：基于COL4A2突变状态，可将患者分为β-链突变型（COL4A2 R131M）和非β-链突变型（COL1A1/COL3A1突变），其中β-链突变型患者SMAD2信号抑制程度达78%，显著高于其他亚型（p<0.001）。这一分型为个性化治疗方案的制定奠定了基础，例如针对β-链突变患者可优先开发TGF-β非经典通路抑制剂。

未来研究方向建议：1）开展多组学整合分析（转录组+蛋白质组+代谢组），解析COL4A2突变诱导的细胞代谢重编程网络；2）建立患者特异性3D生物打印模型，模拟主动脉壁多层结构；3）开发基于iPSCs的类器官芯片系统，实现疾病进展的动态监测。这些技术突破将推动TAD从基础研究向临床转化的重要跨越。