整合基因组与转录组分析揭示马凡综合征主动脉疾病的分子特征及个体化诊疗新策略

本研究针对马凡综合征(MFS)患者主动脉病变的转录调控机制不明问题，通过联合基因组测序(GS)和主动脉平滑肌细胞(SMC)转录组分析，精准鉴定FBN1致病变异并揭示其等位基因表达异常，发现甘油磷脂代谢、TRPV2等关键通路失调，为MFS个体化诊疗提供新靶点。

　　

马凡综合征(MFS)作为一种累及心血管、骨骼和眼部的遗传性结缔组织病，其最致命的并发症是胸主动脉瘤(TAA)破裂。尽管已知FBN1基因变异是主要致病因素，但变异如何影响转录调控、为何患者间疾病严重程度差异显著，始终是未解之谜。现有临床基因检测仅能识别DNA变异，无法评估功能影响，这严重制约了精准诊疗的发展。

为破解这一难题，印第安纳大学医学院的研究团队创新性地将基因组测序(GS)与主动脉平滑肌细胞(SMC)的转录组分析相结合，在《Journal of Molecular and Cellular Cardiology Plus》发表了突破性成果。研究团队建立了包含5例男性MFS患者和7例对照的前瞻性队列，通过手术获取主动脉组织培养SMC，运用GS、bulk mRNA-seq和单细胞转录组测序(scRNA-seq)技术，系统解析了FBN1变异的转录效应和全局基因表达特征。

关键技术包括：从主动脉中胚层直接培养SMC；Illumina NovaSeq X PLUS平台进行GS和mRNA-seq；GATK流程分析变异；DESeq2进行差异表达分析；10× Chromium X完成scRNA-seq；Seurat和SingleR进行细胞聚类注释。

主要研究发现

1. FBN1变异转录特征
   通过mRNA-seq在SMC中准确检出所有GS鉴定的FBN1致病变异，包括错义SNV、外显子缺失和终止增益变异。其中携带FBN1终止变异(p.R1596X)的MFS-03患者呈现显著等位基因失衡(变异转录本仅占11%)和整体FBN1低表达，提示无义介导的mRNA降解(NMD)机制；而外显子缺失病例(MFS-02)的转录本稳定性未受影响。

2. 全局转录失调
   bulk mRNA-seq发现MFS患者55个差异表达基因，富集于甘油磷脂代谢(如ENPP2、AADAC下调)、免疫应答(CCL20等)、钾通道(KCNAB1等)和细胞外基质(ECM)通路。其中LPA代谢通路相关基因呈现协调性改变，提示脂代谢重编程可能是MFS主动脉病变的新机制。

3. 单细胞异质性
   scRNA-seq成功捕获35,525个SMC，自动注释准确率达99%。鉴定出收缩型、应激型、炎症型等8种功能亚群。关键基因TRPV2在多个亚群中一致性上调，而TGFB2仅在炎症型SMC中显著高表达，揭示病理机制的细胞状态特异性。

4. SMAD3意外发现
   病例MFS-04显示SMAD3基因表达异常降低和等位失衡，GS发现其增强子区存在两个罕见SNV，这可能是其19岁即需主动脉手术的潜在遗传因素，为MFS表型异质性提供了新解释。

研究意义
该研究首次在患者原代主动脉SMC中建立了FBN1变异转录效应的精准评估体系，证实mRNA-seq可有效区分单倍剂量不足与显性负效应机制。发现甘油磷脂代谢失调和TRPV2异常激活等新靶点，为开发代谢干预和离子通道调节疗法奠定基础。通过单细胞分辨率揭示SMC状态特异性转录特征，推动建立更精确的体外疾病模型。

特别值得注意的是，研究提出的"转录组辅助基因组解读"策略，能提升临床意义未明变异(VUS)的解读能力，对MFS患者及其家族成员的个性化风险管理具有重要价值。未来可进一步探索LPA-TRPV2轴在主动脉壁力学响应中的作用，以及SMAD3调控网络对TAA进展的影响，为这一致命性疾病的精准防治开辟新途径。