博文

单细胞多组学和染色质结构揭示了心力衰竭中的基因调控动态

已有 347 次阅读 2026-8-16 10:20 |个人分类:科普|系统分类:科普集锦

单细胞多组学和染色质结构揭示了心力衰竭中的基因调控动态

心力衰竭（HF）仍然是全球主要的发病率和死亡率原因。其病因是多因素的，包括缺血、糖尿病、高血压、感染和毒素等获得性心血管疾病，以及包括单基因扩张型、肥厚型和限制型心肌病在内的遗传原因。最近的全基因组关联研究（GWAS）揭示了众多与心力衰竭相关的风险位点，强调了多基因变异对心力衰竭易感性和室性特征的影响。尽管少数精细映射的变异位于编码区域，但大多数（>85%）位于非编码区域，并且功能尚未得到表征。阐明这些非编码变异如何影响特定的心肌细胞类型将为开发治疗或疾病预防策略提供机会。

心脏包含多种心肌细胞类型，这些细胞协同作用以维持心脏功能和血液循环。然而，这些细胞类型如何保持心脏性能以及在缺血性（ICM）和非缺血性（NICM）心力衰竭中如何失调仍不完全清楚。单细胞转录组学研究已经开始识别心力衰竭中的特定细胞类型及其相互作用。然而，驱动病理结果的调控元件和网络仍未解决。由于大多数非编码疾病变异很可能破坏转录因子（TF）结合和基因表达，阐明调控程序以控制细胞类型特异性对心力衰竭的反应对于理解其发病机制和开发靶向疗法至关重要。研究染色质景观，包括表观基因组和结构调控，提供了一个框架来揭示基因组组织变化背后的细胞类型特异性心脏应激反应并鉴定与 HF 相关的非编码变异，这些变异会改变细胞类型特异性基因调控。单细胞技术的最新进展现在使这种分析能够在人类组织内的不同细胞类型之间进行。

为此，Xie等人对 36 个成年非 HF 和 HF（ICM 和 NICM）人类心脏的主要心脏腔室的单个细胞进行了单细胞多组学检测，以研究单个细胞的转录、染色质可及性、组蛋白修饰和三维（3D）染色质构象（图1，https://github.com/Xieeeee/FNIH_Heart/）。综合分析揭示了 HF 期间基因调控和转录程序中的关键细胞类型特异性变化，并结合 GWAS 数据，确定了 HF 和心血管风险背后的疾病富集基因调控网络。

图1 单细胞多组学分析人类心力衰竭。整合单细胞多模态分析揭示了衰竭人类心脏中的多层基因调控。转录定义了疾病相关状态，而染色质分析注释了调控元件并揭示了基因组组织的破坏。这些数据共同揭示了与疾病相关的调控网络，将风险变异与靶基因联系起来，为治疗发现提供蓝图

参考文献

[1] Xie, Y., Tucciarone, L., Farah, E. N., Chang, L., Yang, Q., Shankar, T. S., Elison, W., Tran, S., Djulamsah, J., Lie, A., Loe, T., Holman, A. R., Corban, S., Buchanan, J., Mamde, S., Zhou, H., Elgamal, R. M., Tseliou, E., Huang, V., Wang, Z., … Chi, N. C. (2026). Single-cell multiomics and chromatin structure reveal gene-regulatory dynamics in heart failure. Science, 393(6809), eady6893. https://doi.org/10.1126/science.ady6893

以往推荐如下：

1. 分子生物标志物数据库MarkerDB

2. 细胞标志物数据库CellMarker 2.0

3. 细胞发育轨迹数据库CellTracer

4. 人类细胞互作数据库：CITEdb

5. EMT标记物数据库：EMTome

6. EMT基因数据库：dbEMT

7. EMT基因调控数据库：EMTRegulome

8. RNA与疾病关系数据库：RNADisease v4.0

9. RNA修饰关联的读出、擦除、写入蛋白靶标数据库：RM2Target

10. 非编码RNA与免疫关系数据库：RNA2Immune

11. 值得关注的宝藏数据库：CNCB-NGDC