背景：

冠状动脉粥样硬化斑块是导致急性冠状动脉综合征（ACS）的主要病理基础，长期以来，斑块的不稳定性被认为是导致急性事件发生的关键因素。传统上，易发生急性冠状动脉综合征的斑块，通常被认为是由于其周围的细胞结构不稳定所致。然而，近年来，随着血管内成像技术的迅速发展，越来越多的证据表明冠状动脉血栓形成机制的复杂性超出了我们传统的认识。这些新的发现使得我们重新审视斑块不稳定的原因，并强调对斑块稳定性进行更为精确的分子定义。

例如，过去的研究表明，斑块的纤维帽变薄、脂质核增大以及大量炎症细胞的浸润是导致斑块不稳定的重要因素。然而，随着新的成像和分子分析技术的应用，我们发现了更多潜在的斑块不稳定机制，例如特定细胞的转分化、局部促炎和促血栓信号的激活等。这些发现使得我们更有必要在分子水平上深入理解斑块不稳定的机制，从而为冠状动脉疾病的防治提供新的方向。

基于此，我们的研究旨在通过空间转录组学技术（spatial transcriptomics）分析冠状动脉粥样硬化斑块，探索其中的分子机制，特别是稳定性斑块和不稳定性斑块的差异。我们希望通过分析血管微环境中不同区域的基因表达模式，进一步了解斑块不稳定的本质。

方法：

我们从尸检获得的冠状动脉标本中，选取了10名患者的样本，将其斑块根据稳定性进行分类，每组包含5名患者。斑块的稳定性通过组织学分析来定义，其中稳定性斑块表现出厚的纤维帽和较少的炎症浸润，而不稳定性斑块则具有薄的纤维帽、较大的脂质核和显著的炎症反应。

为了对这些斑块进行详细的分子分析，我们采用了GeoMx空间分析平台和全转录组图谱（Whole Transcriptome Atlas）。这种技术可以将传统组织学的形态学信息与基因表达数据相结合，使我们能够在不破坏组织结构的情况下，识别特定区域的基因表达模式。通过这种方式，我们能够对粥样硬化斑块内的不同区域（例如内膜、中膜等）进行详细的转录组分析，并将这些区域的细胞类型与其特定的基因表达模式联系起来。

为了更好地理解斑块内不同细胞群体的来源和分布，我们还利用了空间去卷积技术对斑块内的CD68+细胞进行了谱系追踪。通过这项技术，我们能够确定这些细胞是否源自内皮细胞、平滑肌细胞或髓样细胞，并分析其在斑块不稳定过程中的作用。

结果：

通过对稳定性和不稳定性斑块的转录组分析，我们观察到了令人着迷的空间和细胞特异性转录模式。这些模式表明斑块内不同区域，特别是内膜和中膜区域，存在显著的基因表达差异。我们发现，不稳定性斑块中，内膜和中膜区域的促炎分子（例如干扰素-γ、MHC II类分子、促炎细胞因子）的表达水平明显升高。此外，不稳定性斑块中的促血栓信号通路也表现出高度活跃。这些发现表明，局部炎症和血栓形成信号的激活可能是导致斑块不稳定的重要机制。

通过对CD68+细胞进行谱系追踪，我们进一步揭示了斑块内细胞的多样性和可塑性。在不稳定斑块中，我们发现了一些独特的细胞亚群，这些细胞源自内皮、平滑肌和髓样系细胞，并且具有不同的区域分布。特别是，某些源自内皮和平滑肌的细胞表现出特定的转分化特征，可能在斑块不稳定过程中起到了重要作用。此外，在表现出冠状动脉钙化的斑块中，我们观察到了血管平滑肌细胞和CD68+细胞的独特转录特征，这进一步说明了斑块内细胞的多样性和复杂性。

结论：

我们的研究通过空间转录组学技术揭示了冠状动脉粥样硬化斑块内存在显著的细胞特异性和区域性转录改变。这些改变不仅表明不稳定性斑块具有高度的异质性，还首次在位展示了细胞转分化和斑块内可塑性在斑块不稳定中的重要作用。

特别值得注意的是，我们的研究首次提供了空间分辨的原位证据，证明细胞转分化和细胞间可塑性是导致人类冠状动脉粥样硬化斑块不稳定的重要贡献因素。这一发现为我们深入理解急性冠状动脉综合征的发病机制提供了新的视角，并为未来开发新型预防和治疗方法奠定了基础。

此外，这项研究也为识别急性冠状动脉综合征的新介导因子提供了宝贵的资源，特别是在基于细胞转分化和局部信号激活的防治策略上。通过进一步的研究，我们有望开发出更加个性化的治疗方案，从而有效地预防冠状动脉疾病的急性发作并改善患者预后。

总之，本研究不仅推动了我们对冠状动脉粥样硬化斑块稳定性机制的认识，还为未来开发针对性治疗提供了有力支持。通过更好地理解这些复杂的生物学过程，我们将能够制定更为有效的策略，以应对冠心病这一全球性健康挑战。

原始出处：

Gastanadui MG, Margaroli C, Litovsky S, Richter RP, Wang D, Xing D, Wells JM, Gaggar A, Nanda V, Patel RP, Payne GA. Spatial Transcriptomic Approach to Understanding Coronary Atherosclerotic Plaque Stability. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2024 Sep 5. doi: 10.1161/ATVBAHA.123.320330. Epub ahead of print. PMID: 39234691.