患者特异性和基因校正的诱导多能干细胞衍生的内皮细胞阐明了肺静脉闭塞症的单细胞表型

肺静脉闭塞症（PVOD）是肺动脉高压（PH）的一个罕见的、毁灭性的分类疾病之一，它导致肺血管阻力逐渐增加，最终导致右心衰竭和死亡。肺静脉系统主要参与PVOD，其特点是显著的肺毛细血管扩张和强烈的增生。通过特定的肺动脉高压（PAH）治疗治疗，PVOD的特点是预后差，有可能发展成严重的肺水肿。肺移植是符合条件的患者的目的疗法。到目前为止，PVOD仍然是一个不为人知的实体。因此，确定介导肺部毛细血管重塑的关键病理生理机制将是抑制和逆转PVOD的关键。肺内皮细胞（ECs）的功能障碍在PVOD的启动和发展中起着核心作用。在PVOD患者的肺组织和丝裂霉素诱导的大鼠PVOD模型中都可以观察到微血管EC的增殖。

研究方法：

本研究从三名携带EIF2AK4变体的PVOD患者（PVOD#1：c.2965C>T和c.4724T>C；PVOD#2：c.4736T>C和c.3460A>T；PVOD#3：c.1942A>T和c.4832_4833insAAAG）和两名健康对照者产生了iPSC系。利用CRISPR-Cas9基因组编辑技术，生成GC-PVOD-iPSC系作为同源对照，并对p.Arg989Trp变体（c.2965C>T）、p.Lys1154Ter变体（c.3460A>T）和p.Pro1611fs变体（c.4832_4833insAAAG）进行校正。然后，对照组-iPSC-ECs、PVOD-iPSC-ECs和GC-PVOD-iPSC-ECs被成功生成。之后，比较了iPSC-ECs的GCN2表达、增殖和血管生成以及基因表达谱，以确定PVOD在细胞水平上的机制，并进一步验证AKT抑制剂伊马替尼和阿米福司汀是否能有效拯救PVOD的功能障碍的EC表型。

研究结果：

该研究分析了三名携带EIF2AK4复合杂合变体的PVOD患者和两名健康对照者，并从人类外周血单核细胞（PBMCs）中产生诱导多能干细胞（iPSCs）。EIF2AK4 c.2965C>T变体（PVOD#1）、c.3460A>T变体（PVOD#2）和c.4832_4833insAAAG变体（PVOD#3）通过CRISPR-Cas9对PVOD-iPSCs进行校正，生成同源对照和基因校正的iPSCs（GC-iPSCs）。与对照组和GC-ECs相比，PVOD-iPSC内皮细胞（ECs）表现出GCN2蛋白和mRNA表达的减少。PVOD-ECs表现出一种异常的EC表型，其特点是过度增殖和血管生成。蛋白激酶B抑制剂AZD5363和MK2206使PVOD-ECs的异常表型恢复正常。这些发现有助于阐明人类PVOD的潜在分子机制，并确定治疗该疾病的有希望的治疗药物。

参考文献:

Ma B, Li T, Li W, Yang H, Zeng Q, Pan Z, Wang K, Chen Q, Xiong C, Zhou Z. Patient-specific and gene-corrected induced pluripotent stem cell-derived endothelial cells elucidate single-cell phenotype of pulmonary veno-occlusive disease. Stem Cell Reports. 2022 Nov 15:S2213-6711(22)00510-0. doi: 10.1016/j.stemcr.2022.10.014. Epub ahead of print. PMID: 36400028.