基于人工智能平台的性别特异性药物组合优化抑制主动脉瓣膜肌成纤维细胞活化研究

本研究针对主动脉瓣狭窄(AVS)的性别差异治疗难题，通过IDentif.AI人工智能平台结合PEG水凝胶高通量筛选技术，首次系统优化出靶向VIC肌成纤维体活化的性别特异性药物组合（如男性VICs中losartan/SD-208协同作用，女性VICs中LY294002/H1152协同作用），为开发精准化AVS治疗方案提供新范式。

　　

主动脉瓣狭窄(AVS)作为老年人群常见的心脏疾病，其病理特征表现为瓣叶纤维化和钙化，最终导致心力衰竭。令人惊讶的是，这种疾病展现出显著的性别差异：女性患者更易出现瓣膜纤维化，而男性患者则以钙化病变为主。这种差异源于瓣膜间质细胞(VICs)向肌成纤维细胞转化的性别特异性调控，但目前临床治疗却完全忽视这一生物学特征。更严峻的是，现有药物临床试验屡遭失败，部分原因在于传统二维培养体系无法模拟体内力学微环境，且药物组合优化面临参数空间爆炸的挑战。

针对这些关键问题，来自国外研究机构团队在《SCIENCE ADVANCES》发表创新性研究。研究人员开创性地将人工智能驱动的IDentif.AI平台与仿生PEG水凝胶培养系统相结合，首次实现针对不同性别VICs的药物组合精准优化。通过高通量筛选8种靶向肌成纤维体信号通路的抑制剂（包括Y-27632、LY294002等），发现男性VICs对losartan/SD-208组合呈现特异性协同效应，而女性VICs则对LY294002/H1152组合响应更佳。这种性别偏好的药物相互作用为开发AVS精准治疗方案奠定基础。

关键技术方法
研究采用三大核心技术：1）模拟瓣膜力学特性的PEG水凝胶高通量培养平台（软凝胶E≈15kPa模拟健康瓣膜，硬凝胶E≈25kPa模拟病变瓣膜）；2）IDentif.AI人工智能算法（通过59组正交阵列组合预测6561种药物组合效应）；3）多维度验证体系（αSMA梯度强度定量、Bliss协同效应分析、RT-qPCR检测ACTA2/COL1A1表达）。所有实验均使用6-8月龄猪源性VICs，分性别建立3个独立生物重复。

研究结果

抗纤维化药物疗效存在细胞性别依赖性
在TCPS（组织培养聚苯乙烯）和硬水凝胶上的剂量曲线显示，男性VICs对Y-27632和losartan更敏感（EC₂₀
降低2.1-3.4倍），而女性VICs对多数药物表现出普遍耐药性。这种差异在硬水凝胶培养条件下更为显著，证实力学微环境会放大药物反应的性别差异。

开发水凝胶高通量药物筛选平台
通过定制化印章技术构建96孔板水凝胶培养系统，其力学性能经流变学验证（软/硬凝胶分别匹配健康/病变瓣膜模量）。该平台成功复现VICs活化的性别差异：女性VICs在软/硬凝胶上的αSMA梯度均值强度(GMI)均显著高于男性（Cohen's d>0.8）。

IDentif.AI男性VIC分析揭示losartan/SD-208协同作用
人工智能预测的9组男性优化组合中，8组显著降低αSMA表达（如M6组合使αSMA降低62±8%）。Bliss协同分析发现，losartan/SD-208在L2剂量范围内存在5个协同比例点（最高协同得分达28.3），且这种协同效应具有男性特异性。

IDentif.AI女性VIC分析锁定LY294002/H1152最佳组合
女性特异性模型预测的9组组合中，6组显著有效（如F3组合使αSMA降低58±6%）。LY294002（PI3K抑制剂）与H1152（ROCK抑制剂）在特定比例下呈现女性特异性协同（协同得分>15），这种相互作用在男性VICs中完全缺失。

性别偏倚组合的分子验证
RT-qPCR证实：女性优化组合F3使女性VICs的ACTA2（编码αSMA）表达降低4.1倍，而对男性VICs无效；男性优化组合MB2特异性抑制男性VICs的COL1A1表达（降低2.8倍）。这种基因表达调控的性别差异与表型结果高度一致。

讨论与意义
该研究突破性地解决AVS治疗中的三大瓶颈：1）首次建立考虑细胞性别的药物优化框架，揭示losartan/SD-208和LY294002/H1152的性别特异性协同机制；2）证实PEG水凝胶培养能显著提高药物预测准确性（硬水凝胶上组合疗效比TCPS高3.2倍）；3）开创"力学微环境-AI预测-实验验证"的研究范式。

特别值得注意的是，优化组合能逆转持续活化7天的肌成纤维细胞（模拟晚期AVS病变），其中F3组合表现出时间依赖性增强效应，这为干预晚期AVS提供可能。研究者建议未来研究应整合人类VICs和动态激素调控系统，以加速临床转化。该成果不仅为AVS精准治疗开辟新途径，其"小数据驱动"的AI优化策略更为其他性别二态性疾病研究提供范本。