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为探究肺纤维化（PF）发病机制，研究人员分析博来霉素（BLM）诱导小鼠模型，发现关键基因及通路，助力新疗法开发。
肺纤维化（Pulmonary Fibrosis，PF）是一种极为棘手的肺部疾病，它如同隐藏在肺部的 “无声杀手”，悄无声息地在肺部形成瘢痕组织，使肺部逐渐失去弹性，呼吸变得愈发困难。目前，尽管针对 PF 的研究如繁星般众多，但它复杂的发病机制仍未完全明晰，尤其是与表观遗传修饰和染色质动态变化相关的分子通路，犹如迷雾一般，难以捉摸。现有的治疗手段在这个 “病魔” 面前也显得力不从心，无法有效遏制疾病的进展。
为了驱散这层迷雾，探寻有效的治疗方法，河南师范大学的研究人员勇挑重担，开展了一项意义重大的研究。他们聚焦于博来霉素（Bleomycin，BLM）诱导的 PF 小鼠模型，通过整合 RNA 测序（RNA-seq）、单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）、转座酶可及染色质高通量测序（ATAC-seq）和高通量染色体构象捕获（Hi-C）数据，深入剖析了染色质结构、染色质可及性、基因表达模式和细胞异质性之间的相互作用。该研究成果发表在《Epigenetics & Chromatin》杂志上。
在研究方法上，研究人员选用 9 - 12 周龄的雌性 C57BL/6 小鼠，构建 BLM 诱导的 PF 小鼠模型。之后，从肺组织样本中提取相关数据，利用 Hi-C 技术绘制三维染色质构象图谱，ATAC-seq 分析染色质可及性，RNA-seq 检测基因表达情况，scRNA-seq 确定细胞类型特异性表达谱。
研究结果方面，首先是病理特征。BLM 处理的小鼠肺组织出现明显的病理变化，如肺结构改变、胶原沉积增加、成纤维细胞增殖，同时肺组织羟脯氨酸水平显著升高，支气管肺泡灌洗液中炎性细胞增多，这表明 BLM 成功诱导了肺纤维化且伴有炎症反应。
其次是三维染色质构象及 A/B 区室变化。Hi-C 分析显示，BLM 处理后染色质相互作用模式改变，A/B 区室发生转换。305 个基因组区域从 A 区室转换为 B 区室，264 个区域则相反，这些区域涉及的基因分别富集在不同的生物学通路，如刺激反应、信号转导、细胞黏附等。
然后是染色质可及性分析。ATAC-seq 发现 1300 个差异可及染色质区域（DARs），其中部分区域的变化与肺纤维化相关。例如，Mmp19 启动子区域染色质可及性增加，Bmp4 基因体染色质可及性改变。同时，BLM 处理使与 TNF-α 信号通路、炎症反应等相关基因的染色质可及性上调，而与信号转导、干细胞多能性等相关基因的染色质可及性下调。
接着是基因表达分析。RNA-seq 确定了 926 个差异表达基因（DEGs），BLM 处理后免疫相关通路、上皮 - 间质转化（EMT）和细胞外基质组织相关基因表达上调，而唾液分泌、表面活性剂代谢疾病相关基因表达下调。此外，还发现了关键转录因子（TFs），如 AP - 1 家族成员、IRF8 等，它们在肺纤维化进程中发挥重要调控作用。
最后是综合分析。研究发现染色质可及性与基因表达呈中度正相关，多数位于高可及区域的 DEGs 上调，低可及区域的则下调。通过整合多组学数据，确定了 14 个在染色质区室化、可及性和基因表达方面均有协调变化的关键基因，这些基因在不同细胞类型中差异表达，如 Il7r 在 T 淋巴细胞中表达，Magi1 在肺实质细胞中表达等。
在研究结论与讨论部分，该研究揭示了 BLM 诱导的 PF 小鼠模型中染色质动态变化和基因表达调控的机制，为理解 PF 发病机制提供了新视角。发现的 14 个关键基因可能成为潜在的治疗靶点，有助于开发针对 PF 的新疗法。然而，研究也存在一定局限性，如使用组织样本难以评估细胞组成的影响，Hi-C 和 ATAC-seq 的质量控制标准在组织水平较难建立等。未来研究可选取异质性较低的样本，如单个细胞，进行更精细的测序分析和表型验证。
总的来说，这项研究为肺纤维化的研究开辟了新道路，尽管前方仍有挑战，但为后续探索更有效的治疗方法奠定了坚实基础，有望在未来为众多肺纤维化患者带来新的希望。
