在過(guò)去的15年里,盡管研究人員在人類基因組中已識(shí)別出數(shù)百個(gè)與心臟病發(fā)作風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的區(qū)域,但他們?nèi)匀幻媾R一個(gè)挑戰(zhàn):如何深入探索這些遺傳突變與心血管疾病之間的具體分子聯(lián)系。這一難題限制了新型療法的開(kāi)發(fā)。為了攻克這一難題,來(lái)自布萊根婦女醫(yī)院等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們采用了一種創(chuàng)新的方法。
他們結(jié)合多種測(cè)序技術(shù)和實(shí)驗(yàn)手段,繪制了一幅詳盡的圖譜,展示了已知的冠狀動(dòng)脈疾病突變與受影響的生物學(xué)通路之間的關(guān)系。這項(xiàng)成果發(fā)表在《Nature》雜志上,為理解冠心病發(fā)病機(jī)制提供了新的視角。
研究團(tuán)隊(duì)將焦點(diǎn)放在了血管內(nèi)皮細(xì)胞上,這些細(xì)胞排列在血管內(nèi)壁,對(duì)冠狀動(dòng)脈疾病的風(fēng)險(xiǎn)具有重要影響。他們發(fā)現(xiàn),一種與罕見(jiàn)血管疾病相關(guān)的關(guān)鍵生物學(xué)機(jī)制,也可能影響冠狀動(dòng)脈疾病的發(fā)生。
研究過(guò)程的復(fù)雜性在于,要分析基因組中數(shù)百個(gè)區(qū)域如何單獨(dú)或共同作用,影響心臟病發(fā)作的風(fēng)險(xiǎn)。為了解決這個(gè)問(wèn)題,研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種名為“突變-基因-程序方法”(V2G2P)的技術(shù)。這種方法首先匹配了之前通過(guò)全基因組關(guān)聯(lián)研究識(shí)別的冠狀動(dòng)脈疾病位點(diǎn)與受這些突變影響的基因。然后,利用CRISPRi擾亂測(cè)序技術(shù),系統(tǒng)地剔除數(shù)千個(gè)與冠狀動(dòng)脈疾病相關(guān)的基因,并觀察每個(gè)基因剔除后對(duì)其他基因表達(dá)的影響。
通過(guò)對(duì)215,000個(gè)內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)行測(cè)序,研究人員分析了2300個(gè)基因剔除如何影響每個(gè)細(xì)胞中其他20,000個(gè)基因的表達(dá)。利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法,他們識(shí)別出了與冠狀動(dòng)脈疾病突變始終相關(guān)的生物學(xué)機(jī)制。
值得注意的是,他們發(fā)現(xiàn)43個(gè)與冠狀動(dòng)脈疾病相關(guān)的突變體與一種罕見(jiàn)的大腦血管性疾病——大腦海綿狀血管瘤(CCM)的信號(hào)通路中的基因有關(guān)。這表明,參與CCM的基因的微小突變可能通過(guò)影響血管炎癥、血栓形成和內(nèi)皮組織結(jié)構(gòu)的完整性,增加冠狀動(dòng)脈疾病的風(fēng)險(xiǎn)。
此外,研究還揭示了TLNRD1基因在調(diào)節(jié)CCM信號(hào)通路中的新作用,并推測(cè)它可能參與了冠狀動(dòng)脈疾病和CCM的發(fā)生。未來(lái)的研究將進(jìn)一步探索攜帶這些突變的患者是否有不同的治療機(jī)會(huì),并為CCM患者提供更好的遺傳檢測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)分層策略。
這項(xiàng)研究不僅關(guān)注了已知與冠狀動(dòng)脈疾病風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的脂質(zhì)代謝機(jī)制,還深入探索了其他內(nèi)皮機(jī)制,這些機(jī)制目前尚無(wú)有效治療方法。通過(guò)這種方法,研究人員希望能夠揭示驅(qū)動(dòng)冠狀動(dòng)脈疾病風(fēng)險(xiǎn)的其他因素,并為開(kāi)發(fā)新型療法提供線索。
總的來(lái)說(shuō),這項(xiàng)研究提出了一種新的模型來(lái)解釋人類冠狀動(dòng)脈疾病的風(fēng)險(xiǎn)機(jī)制,并強(qiáng)調(diào)了常見(jiàn)和罕見(jiàn)血管疾病之間共享基因的重要性。此外,V2G2P方法的廣泛應(yīng)用前景也為探索其他多基因疾病的遺傳風(fēng)險(xiǎn)因素提供了新的策略。