绘制心血管支架植入后力学微区亚细胞原位时空图谱

目的心血管支架植入后,我国约有上百万患者发生支架内再狭窄(ISR)。研究表明,球囊扩张压力不匹配导致ISR,但其详细机制不明确,影响支架治疗效果。本研究将绘制支架植入后不同力学微区的亚细胞原位时空全转录组图谱,揭示力学生物学机制。方法本研究基于数值仿真、显微切割取样、机器学习和亚细胞空间原位分子成像技术(SMI),对支架梁压迫区、过度区、非压迫区人源血管组织进行解析,绘制首个支架植入后亚细胞时空图谱。结果结合支架梁-血管壁耦合效应、血流对支架的流体力学响应,以及亚细胞分辨率空间原位成像结果,对植入后支架梁-血管壁力学分区进行定义:划分出单径向受力区、复杂侧向受力区、I度压迫区、II度压迫区、过度区、非压迫区,并对不同受力细胞组分行单细胞空间转录组图谱绘制,解析力学微区配受体,鉴别出一种新的平滑肌介入后状态/细胞亚群。结论本研究绘制了支架植入后力学微区亚细胞时空原位分子图谱,并定义相关区域表达特征。这是人类首次从空间上观测支架-血管微环境和细胞基因组变化,立体揭示异质性细胞在支架-血管力学邻域构象,为探究血管微区细胞与微环境间互作及ISR机制提供了新见解,有望为下一代支架和靶向药物研发提供指导。

揭示载支架球囊扩张压变化对血管单细胞跨时域力学生物学机制

目的心血管支架植入后,我国约有超百万患者会发生支架内再狭窄(ISR)。研究表明,球囊扩张压力不匹配导致ISR,但其详细机制尚不明确,影响支架治疗效果。本研究旨在通过单细胞转录组图谱,探讨球囊压力变化对支架-血管互作的影响,揭示扩张压力与ISR之间力学生物学联系。方法采用数值仿真、显微取样、多色荧光、单细胞转录组等技术,对不同球囊扩张压力下支架-血管组织行跨时间点分析。通过1、3、5、7 d时间点的单细胞测序,解析支架植入后单细胞层面动态变化。结果通过分析支架梁与血管壁的耦合效应、血流动力学响应及单细胞表达谱,本研究定义了支架植入后的单细胞力学生物学行为。区分了短期径向力敏感基因与中长期壁面剪切力影响下高表达基因,绘制了成纤维细胞、平滑肌细胞、内皮细胞、中性粒细胞、巨噬细胞、淋巴细胞等在受力区域的单细胞力学图谱。深入分析了数千种配体-受体互作,鉴定到一种支架-血管耦合条件下新型免疫细胞亚群及关键分子CCL5。结论本研究首次全面解析了球囊扩张压力变化对支架-血管耦合单细胞水平影响,鉴定了一种新的免疫细胞亚群,并明确相关表达特征。这些发现为ISR的机制研究、支架植入技术、球囊扩张压选择及靶点开发提供依据。