冠状动脉旁路移植术（Coronary Artery Bypass Grafting，CABG）也被称为冠状动脉搭桥术，是一种改善心脏自身血供的手术，可以有效治疗冠心病导致的心肌缺血。该手术从患者身上取下一段健康的血管供体，一端与升主动脉相连，另一端与冠状动脉堵塞部位的远侧相连，从而替代堵塞区段的冠状动脉为心肌供血。临床用于CABG手术的血管供体主要来自于患者其他组织部位的动脉，包括胸廓内动脉（ITA）、桡动脉（RA）和胃网膜右动脉（RGA）等。其中，ITA供体的临床效果最好，而RA和RGA供体移植后容易发生内膜增生、动脉粥样硬化以及血管痉挛等问题。因此，深入解析这三种血管供体的细胞构成及决定其血管功能与特性的分子机制，将有助于CABG手术策略的优化。

中国科学院遗传与发育生物学研究所王秀杰研究组与中国医学科学院阜外医院宋江平研究组合作，利用单细胞转录组测序技术（scRNA-seq），解析了上述三种血管供体的细胞组成与基因表达特征，发现三类血管在脂质颗粒摄取、血液动力学、血管痉挛和纤维化等方面存在的差异，并结合细胞和小鼠体内的实验验证，提出以下四种优化CABG治疗的策略。1）抑制巨噬细胞迁移抑制因子（MIF）可以降低RA供体移植后的内膜增生；2）钾离子通道开放剂可以对抗RGA供体中钙拮抗剂不敏感导致的血管痉挛；3）抑制CREB5和GDF10可以减少RA和RGA供体移植后的胞外基质沉积和细胞纤维化；4）PCSK9抑制剂可以在ITA供体中发挥降脂作用。该研究揭示了不同类型血管供体导致冠状动脉旁路移植术效果差异的分子机制，有望为临床CABG手术方案的确立和术后药物的选择提供指导。

相关研究结果以“Strategies for arterial graft optimization at the single-cell level”为题于2024年4月25日发表在《Nature Cardiovascular Research》杂志上。阜外医院主任医师宋江平和遗传发育所研究员王秀杰为该论文共同通讯作者，阜外医院副主任医师胡展、遗传发育所博士研究生戴敏和阜外医院博士研究生常远为该论文共同第一作者。相关工作得到国家自然科学基金委、中国医学科学院医学与健康科技创新工程项目、中央高水平医院临床科研专项、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划和北京市自然科学基金等项目的资助。

图：ITA、RGA和RA三种血管供体的单细胞测序及其数据分析

a，三种血管供体取样示意图；b，UMAP降维分群图展示所有供体的细胞构成；

c，UMAP降维分群图分别展示三种供体的细胞构成。