周洲教授：心血管疾病精准医学研究前沿

心血管疾病已经成为全球范围内致人死亡的主要病因之一，具有较高的发病率和病死率，已严重影响患者生活质量甚至威胁其生命安全。今天，检验君要给大家分享的是中国医学科学院阜外医院周洲教授课题组的关于心血管疾病的研究前沿。

纤毛相关基因在大动脉移位中的致病作用

大动脉转位（TGA）是最严重的先天性心脏病之一，了解TGA的临床特点和发病机制是治疗该病的关键所在。然而，TGA的临床特征和遗传原因仍有待进一步研究。

日前，中国医学科学院阜外医院胡盛寿院士和周洲教授课题组的一项研究首次对散发TGA的临床特征和遗传病因进行了系统分析和探讨，并发现纤毛相关基因在大动脉转位发病过程中扮演了重要角色。该研究发表在《Circulation Research》。

TGA临床表现为心室-动脉连接的异常，进而引起氧供不足，威胁生命。对TGA的临床特征和发病机制的深入理解将有助于其产前诊断和治疗管理。该研究招募了249例TGA患者，并进行了全外显子组测序。

结果发现，右位TGA动脉导管未闭的发生率（52.7%）和右位心/贲门系膜未闭的发生率（32.8%）明显高于其他亚型。在TGA患者中观察到二叶肺动脉瓣的高患病率（9.6%）。在另一组TGA患者中也观察到类似结果。

通过一系列生物信息学筛选，该研究获得了82个候选基因，这些基因包含潜在损伤、功能丧失、复合杂合子或X连锁隐性变体的功能。如已确定的先天性心脏病致病基因FOXH1。此外，发现纤毛相关通路在这些候选基因当中富集，至少有19个纤毛相关基因，表明纤毛相关基因在大动脉转位发病过程中扮演了重要角色。该研究还发现33%的患者同时携带多个候选基因的罕见有害变异，反映了大动脉转位可能具有一个复杂的遗传结构，即存在寡基因或多基因遗传的可能性。

总之，全外显子组测序技术对于大规模的单一疾病患者具有明显优势，首次系统地在一种特定的人类先心病当中揭示出了纤毛相关基因和先心病的关联，为纤毛变异与大动脉转位疾病的关联提供了强有力的证据支持。

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心脏流出道血管平滑肌细胞发育新模式

心脏流出道发育异常是造成先天性心脏病的重要原因之一，其参与许多复杂性心血管畸形的形成，约占复杂畸形发生率的25%。在流出道发育过程中，一系列不同类型的细胞群体如心肌细胞、间充质细胞、平滑肌细胞等之间将会有复杂的相互影响及转换，但具体模式鲜有系统性研究。

日前，中国医学科学院阜外医院周洲教授课题组的一项研究首次发现并证实心脏流出道发育过程中存在心肌细胞向血管平滑肌细胞的转分化，并提出大动脉基部平滑肌汇聚发育的理论。该研究发表在《Cell Reports》。

该研究系统分析了小鼠心脏流出道5万多个来自3个连续发育时期的单细胞转录组，并结合单分子荧光原位杂交和谱系示踪技术，探索在心脏流出道发育过程中存在心肌细胞向血管平滑肌细胞转换的情况。

首先通过单细胞测序数据分析发现心脏流出道发育过程涉及6种类型的细胞，并可进一步细分为17个亚群。为了搞清细胞亚群之间的关系，研究人员构建了力导向的KNN图，分析细胞亚群在3个连续发育时期的动态变化，发现除了间充质细胞以外，还有一类心肌细胞C9亚群也同时向平滑肌细胞进行转变。因此，推测流出道的平滑肌细胞可能存在一个汇聚发育的模式。

通过单分子荧光原位杂交技术，研究人员验证了在心脏流出道发育过程中心肌细胞向平滑肌细胞转变的推论，随后利用Dre-rox谱系示踪技术，再次验证了流出道发育过程中心肌细胞向平滑肌细胞转变的结论。

该研究首次提出大动脉基部平滑肌汇聚发育理论，为心脏发育研究增添了新的维度，对了解先天性心脏病的发病机制、寻找新的治疗方法提供了重要的理论依据和参考资料。

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心衰患者基因治疗新策略

高血压合并左室肥厚和纤维化是心力衰竭的主要危险因素，目前对于心衰的防治主要依靠药物改善临床症状和生活质量，手术治疗可有效改善症状，但仍有约10%的患者不可逆的发展为心衰导致心源性死亡。在心肌肥厚早期有效抑制心肌损伤及重构，能够从根本上阻断心衰的发生发展。

近日，中国医学科学院阜外医院周洲教授、中国医学科学院医学实验动物研究所杨志伟教授和北京化工大学徐福建教授的一项研究表明，SS-HPT/Drd5质粒复合物在临床治疗心力衰竭方面具有潜在价值，为心衰的防治提供新的思路和策略。该研究发表在《Advanced Science》。

多巴胺D5受体（D5R）对维持心脏功能具有重要作用，有研究表明，对小鼠进行D5R基因敲除后，会导致其高血压及左心室肥厚，因此，心脏特异性的D5R递送疗法可能是改善心脏功能的一种新颖有效的基因治疗策略。

以妥布霉素为基础的超支化聚氨基糖苷（SS-HPT），具有良好的生物相容性，在不同细胞系中均具有较高的基因递送能力，可作为优良的核酸药物体内递送载体。该研究通过构建新型基因治疗复合物SS-HPT/Drd5质粒，开展心衰基因治疗研究。在载体构建技术上，超支化材料SS-HPT包裹Drd5质粒负电形成稳定SS-HPT/Drd5质粒复合物。

研究发现，心脏D5R的表达在左心室肥厚进展过程中会持续下降，SS-HPT/Drd5质粒复合物可改善横向主动脉缩窄术（TAC）诱导的左心室肥厚，而SS-HPT/Drd5siRNA则使左心室肥厚进一步恶化。此外，对收集到的肥厚型心肌病（HCM）和心力衰竭患者的心脏样本进行检测，发现其心脏D5R表达同样呈下降趋势。

机制性研究表明，在左心室肥厚的早期阶段，SS-HPT/Drd5质粒可引起心脏特异性的D5R表达增加，通过防止氧化、减轻自噬失调以及预防心肌细胞内质网应激，有效减轻心脏肥大和纤维化。

总之，该研究实现心衰基因治疗载体（SS-HPT）和目标基因（Drd5）的双重创新，可为心衰的防治提供新的思路和策略。

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外泌体miR-423-5p通过靶向Sufu介导hADSCs促血管生成活性

人脂肪干细胞（hADSCs）是再生医学的重要细胞来源，目前研究人员更加关注hADSCs作为再生途径的激活剂，而不是简单地替换受损细胞。功能性miRNA可以被包装成外泌体，并从供体细胞转移到受体细胞，表明转运的miRNA可能是细胞间调控物质。

日前，中国医学科学院阜外医院周洲教授课题组和协和医院龙笑教授课题组的一项研究表明，外泌体miR-423-5p可通过靶向Sufu介导hADSCs的促血管生成活性，这将有助于利用hADSCs中的外泌体作为再生医学的治疗工具。该研究发表在《Stem Cell Research & Therapy》。

研究人员从hADSCs中分离纯化外泌体，并对其表型和体外血管生成潜能进行鉴定。通过RNA测序以检测在hADSC衍生的外泌体中富集的miRNA。用miRNA模拟实验检测hADSC衍生外泌体促血管生成活性中的关键miRNA。

结果从hADSCs中分离出的外泌体表征为大小约100nm的圆形膜囊泡，并且CD9和flotillin呈阳性。外泌体被原代人脐静脉内皮细胞（HUVEC）内化并刺激HUVEC增殖和迁移。值得注意的是，外泌体以剂量依赖性的方式促进HUVECs血管样形成，其最大活性（10μg/mL）与5%FBS相当。

RNA-seq生物信息技术分析了GO分析和KEGG路径分析中前30位外泌体miRNAs的1119个基因靶点，发现参与血管生成的路径在KEGG路径中名列前茅。此外，完整的miR-423-5p通过外显体转移到HUVECs中，并通过靶向Sufu发挥其血管生成功能。

该研究首次证明miR-423-5p是外泌体促血管生成活性的关键活性分子，这为hADSC衍生的外泌体或类似功能外泌体作为再生医学的治疗工具提供了强有力的支持。

罕见先天性心脏病Ebstein畸形的新分类

Ebstein畸形（EA）是一种罕见的先天性心脏病，其特征是三尖瓣叶未能与心室壁分离，形态学上表现为三尖瓣的间隔和/或后小叶顶部移位，导致右心室心房化，具有显着的表型异质性，并伴有多种相关表型。基于人类表型术语集（HPO）的EA病例分类及其与不良临床结果的关系尚未得到研究。

日前，中国医学科学院阜外医院周洲教授课题组的一项研究首次使用基于HPO的注释来描述先天性心脏病EA的相关表型，并使用统计方法来分层EA及其与临床结果的关联。该研究发表在《International of Cardiology》。

该研究针对阜外医院中文电子病历（EMRs）开发了深度表型分析算法来确定EA病例，根据HPO注释对EA相关表型进行标准化，并根据表型相似性采用无监督层次聚类分析对EA病例进行分类。进行生存率分析，以研究以HPO为基础的聚类与生存率或不良临床结局的关系。

该研究对387位EA病例进行了HPO注释。发现该病有3个不同的疾病亚类：第一类患者皆伴发有肺动脉高压且无卵圆孔未闭；第二类患者无肺动脉高压且极少合并预激综合征和室缺；第三类患者无肺动脉高压和室缺，但预激综合征伴发率高。此外，研究人员还分析了以HPO为基础的再分类与生存率和临床不良结局的关系，发现在中期随访中，基于HPO再分类的EA病例与生存率或不良临床事件之间无显著相关性。

该研究收集使用HPO注释对EA患者进行了再分类，这对其它先天性心脏病的分类研究提供了重要的参考，而长远期随访将有助于确认其与不良临床结局之间的关系。

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专家简介

周洲教授，美国贝勒医学院心血管科学博士。现任国家心血管病中心/中国医学科学院阜外医院实验诊断中心主任，“心血管疾病分子诊断北京市重点实验室”主任。

主要学术任职为：中国医师协会检验医师分会心血管专业委员会主任委员，中国研究型医院学会血栓与止血分会主任委员，中国医学装备协会现场快速检测（POCT）装备技术分会副会长，北京精准医学学会副理事长，北京医学会检验医学分会常委。

主要研究方向为遗传性心血管疾病的分子机制研究及基因诊断方法开发。作为第一作者或通讯作者在权威期刊Circulation、Circulation Research等发表论文40余篇，在美国血液学年会等国际学术会议作特邀报告10余次，获得第23 届国际血栓与止血会议青年科学家主席奖。近3年主持并承担国家自然基金项目以及省部级10余个基金项目。

第100期前沿报道到此结束