冠心(xin)(xin)(xin)病驅動的(de)急(ji)性(xing)(xing)心(xin)(xin)(xin)肌梗死(si)是(shi)心(xin)(xin)(xin)血管死(si)亡(wang)(wang)的(de)最大原(yuan)因，而(er)心(xin)(xin)(xin)血管死(si)亡(wang)(wang)又是(shi)全世界范圍內人類死(si)亡(wang)(wang)的(de)主(zhu)(zhu)要(yao)原(yuan)因之一(yi)。心(xin)(xin)(xin)肌梗死(si)的(de)急(ji)性(xing)(xing)治療方面目前已有實質性(xing)(xing)進展，主(zhu)(zhu)要(yao)集中在經皮冠狀動脈介(jie)入治療以降低急(ji)性(xing)(xing)死(si)亡(wang)(wang)率。然而(er)，心(xin)(xin)(xin)肌梗死(si)后左心(xin)(xin)(xin)室心(xin)(xin)(xin)臟重構引(yin)起的(de)發病率和(he)死(si)亡(wang)(wang)率仍然高得(de)令人無(wu)法接受。了解從急(ji)性(xing)(xing)缺血事件到慢(man)性(xing)(xing)心(xin)(xin)(xin)臟瘢痕形成(cheng)的(de)心(xin)(xin)(xin)臟重構過程的(de)確切細(xi)胞(bao)和(he)分子機制將是(shi)開發新的(de)治療方法的(de)關(guan)鍵。

在(zai)多細(xi)胞(bao)器官中(zhong)，如(ru)人類心臟，正常的(de)細(xi)胞(bao)功能(neng)和(he)組(zu)織(zhi)穩(wen)態依賴于鄰近的(de)單個(ge)細(xi)胞(bao)類型之(zhi)間(jian)的(de)相互(hu)作用。單細(xi)胞(bao)技術可以(yi)描述不(bu)同細(xi)胞(bao)類型的(de)分子異質性和(he)在(zai)疾病(bing)期(qi)間(jian)發生的(de)變(bian)化。然(ran)而，在(zai)沒(mei)有(you)空間(jian)背景(jing)的(de)情況下，尚不(bu)清楚這些不(bu)同類型的(de)細(xi)胞(bao)如(ru)何(he)在(zai)空間(jian)中(zhong)相互(hu)作用以(yi)協調組(zu)織(zhi)功能(neng)。

總計來源(yuan)于23個患者的31個樣(yang)本用于后續實驗和分析(xi)，其中包括(kuo)4個來(lai)源于非(fei)移植供體心(xin)臟的(de)(de)對照組樣(yang)(yang)本(ben)(ben)(ben)以及來(lai)源于急(ji)性心(xin)肌梗(geng)死患(huan)者的(de)(de)臨床癥狀后(hou)不同時間點的(de)(de)27個樣(yang)(yang)本(ben)(ben)(ben)，其中包括(kuo)急(ji)性期(qi)的(de)(de)12個壞(huai)死中心(xin)（缺血區(qu)，IZ）樣(yang)(yang)本(ben)(ben)(ben)、3個鄰(lin)近(jin)區(qu)域（邊界區(qu)，BZ）樣(yang)(yang)本(ben)(ben)(ben)、6個未受影(ying)響的(de)(de)左心(xin)室心(xin)肌（偏(pian)遠區(qu)，RZ）樣(yang)(yang)本(ben)(ben)(ben)和(he)6個心(xin)肌梗(geng)死后(hou)期(qi)的(de)(de)纖維化區(qu)域（FZ）樣(yang)(yang)本(ben)(ben)(ben)。

冷凍心臟樣本組織進行10μm的冷凍切片做10x Visium 空間轉錄組；剩余冷凍組織提核并使用細胞核熒光分選技術（FANS）獲取用于snRNA-seq和snATAC-seq的細胞核樣本。過濾掉低質量細胞核后，用于snRNA-seq的細胞核共有191795個，平均每個細胞核有2020個基因；用于snATAC-seq的細胞核共有46086個，平均每個細胞核28066個片段；空間轉錄組數據集中共有91517個spots，平均每個樣本有3389個spots，每個spot有2001個基因，組織學定量檢測顯示平均每個spot中含有4個細胞核。

4.1 snRNA-seq和snATAC-seq和空(kong)間轉錄組(zu)繪制(zhi)人心機梗死(si)圖譜

作者使(shi)用snRNA-seq數據對細(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)進(jin)行(xing)聚(ju)類(lei)和(he)注(zhu)釋(shi)，鑒(jian)定到10種(zhong)主要(yao)(yao)的(de)(de)心(xin)臟細(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)類(lei)型(xing)以及1個富含(han)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)周期marker基因 MKI67的(de)(de)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)群(qun)。類(lei)似的(de)(de)，作者也對snATAC-seq數據進(jin)行(xing)聚(ju)類(lei)和(he)注(zhu)釋(shi)，鑒(jian)定了8種(zhong)主要(yao)(yao)的(de)(de)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)類(lei)型(xing)，除(chu)了兩(liang)種(zhong)罕(han)見的(de)(de)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)類(lei)型(xing)（即肥大細(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)和(he)脂肪細(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)）外，其余(yu)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)類(lei)型(xing)與snRNA-seq數據相匹配。這說明兩(liang)種(zhong)模式之(zhi)間的(de)(de)注(zhu)釋(shi)是一致的(de)(de)，且(qie)snRNA-seq和(he)snATAC-seq之(zhi)間的(de)(de)細(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)組(zu)成存(cun)在高度相關(guan)性(xing)。

接下來(lai)，作者對空(kong)(kong)間(jian)轉(zhuan)錄組(zu)數據(ju)也進行(xing)(xing)(xing)了分(fen)析。首先使(shi)用(yong)空(kong)(kong)間(jian)可(ke)變(bian)基(ji)因(yin)(yin)確定了每個主要組(zu)織(zhi)形態(tai)學區(qu)域（對照組(zu)、偏(pian)遠(yuan)區(qu)、邊(bian)界區(qu)、缺血區(qu)和纖維(wei)化區(qu)）的(de)過(guo)表(biao)達的(de)生物過(guo)程(cheng)(cheng)，包括對照組(zu)和偏(pian)遠(yuan)區(qu)域的(de)心肌細(xi)(xi)(xi)胞收縮、缺血區(qu)域和鄰近區(qu)域的(de)自適應免疫過(guo)程(cheng)(cheng)、以(yi)(yi)及纖維(wei)化區(qu)域的(de)生成(cheng)過(guo)程(cheng)(cheng)。其次，作者根據(ju)來(lai)自同一樣本的(de)snRNA-seq數據(ju)對空(kong)(kong)轉(zhuan)數據(ju)進行(xing)(xing)(xing)了解卷積，用(yong)PROGENy方(fang)法從(cong)空(kong)(kong)間(jian)基(ji)因(yin)(yin)表(biao)達數據(ju)中評(ping)估每個spot的(de)信(xin)號(hao)通(tong)路活性(xing)。通(tong)過(guo)將(jiang)空(kong)(kong)間(jian)定位的(de)通(tong)路活性(xing)與(yu)對應位置的(de)細(xi)(xi)(xi)胞豐(feng)度進行(xing)(xing)(xing)比較，可(ke)以(yi)(yi)將(jiang)空(kong)(kong)間(jian)細(xi)(xi)(xi)胞組(zu)成(cheng)信(xin)息與(yu)細(xi)(xi)(xi)胞功能聯系起來(lai)。最(zui)后，作者又(you)將(jiang)從(cong)snATAC-seq數據(ju)中獲得的(de)信(xin)息映射(she)到空(kong)(kong)間(jian)，獲得了基(ji)于空(kong)(kong)間(jian)分(fen)辨率的(de)轉(zhuan)錄因(yin)(yin)子(zi)結(jie)合(he)活性(xing)印跡，例如(ru)與(yu)心肌細(xi)(xi)(xi)胞相關的(de)轉(zhuan)錄組(zu)因(yin)(yin)子(zi) MEF2C 基(ji)因(yin)(yin)、髓(sui)系細(xi)(xi)(xi)胞相關的(de) CEBPD 和 ATF1 基(ji)因(yin)(yin)等、成(cheng)纖維(wei)細(xi)(xi)(xi)胞相關的(de) FOS-JUNB 基(ji)因(yin)(yin)、血管平(ping)滑肌相關的(de)SRF基(ji)因(yin)(yin)等。

綜上，作者通(tong)過多組學數(shu)據繪制了(le)一(yi)個包(bao)含細(xi)胞類(lei)型豐度、信號通(tong)路活性、轉錄因子結(jie)合活性和GWAS信號的圖(tu)譜(pu)，為人類(lei)心(xin)肌梗死(si)后的組織重塑過程提供了(le)一(yi)個深(shen)入研究的視角。

Fig. 1 | Spatial multi-omic profiling of human myocardial infarction.

4.2. 心肌組織的空間結構和心肌梗死過程中的結構變異

作(zuo)者對所(suo)有(you)樣本的spots的細(xi)胞(bao)組成類(lei)型(xing)采用無(wu)監(jian)督聚類(lei)分群得到(dao)了9個細(xi)胞(bao)類(lei)群，并將他(ta)們(men)定(ding)義(yi)為主(zhu)要的細(xi)胞(bao)類(lei)型(xing)生(sheng)態位(wei)（niches），并發現一些niches與所(suo)在(zai)的樣本狀態非(fei)常(chang)相近，例如(ru)niche 8在(zai)對照樣本玻(bo)片平均分布，而niche 5則定(ding)位(wei)于缺血(xue)區(qu)的特定(ding)位(wei)置。然后，作(zuo)者檢測了來自(zi)snRNA-seq的注(zhu)釋細(xi)胞(bao)類(lei)型(xing)在(zai)所(suo)有(you)niches中(zhong)的表達情況，并觀(guan)察到(dao)4個肌原細(xi)胞(bao)類(lei)型(xing)生(sheng)態位(wei)。

接下來，為了(le)測試spot內(nei)主(zhu)要(yao)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)類型(xing)的(de)(de)豐度(du)是(shi)否(fou)可(ke)以(yi)通過其鄰(lin)近(jin)(jin)空間(jian)(jian)區(qu)域(yu)的(de)(de)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)類型(xing)組成來預測，作(zuo)(zuo)者使用MISTy評估了(le)三種不同大小的(de)(de)鄰(lin)近(jin)(jin)區(qu)域(yu)：(1)一(yi)個spot內(nei)（共定位）(2)臨近(jin)(jin)區(qu)（半(ban)徑(jing)為1個spot），(3)擴展(zhan)區(qu)（半(ban)徑(jing)為15個spots）。結果顯示，內(nei)皮細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)最(zui)能預測所(suo)有spot內(nei)的(de)(de)vsmc、周細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)、脂肪細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)和(he)(he)(he)心肌細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)的(de)(de)豐度(du)，這可(ke)能反(fan)映了(le)血(xue)管系統的(de)(de)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)類型(xing)之(zhi)間(jian)(jian)的(de)(de)依(yi)賴(lai)性(xing)(xing)。淋巴(ba)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)和(he)(he)(he)髓(sui)(sui)系細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)在(zai)(zai)免疫細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)浸(jin)潤(run)和(he)(he)(he)炎癥區(qu)域(yu)之(zhi)間(jian)(jian)表(biao)現出強烈的(de)(de)依(yi)賴(lai)性(xing)(xing)—都(dou)同樣被細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)類型(xing)的(de)(de)生(sheng)態位niche 5捕(bu)獲。值得注意的(de)(de)是(shi)，髓(sui)(sui)系細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)和(he)(he)(he)成纖(xian)維細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)之(zhi)間(jian)(jian)有很(hen)強的(de)(de)依(yi)賴(lai)性(xing)(xing)，二者共同在(zai)(zai)niche 4中強烈共富集，這與(yu)已知的(de)(de)巨噬細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)在(zai)(zai)成纖(xian)維細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)激活和(he)(he)(he)成纖(xian)維細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)在(zai)(zai)巨噬細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)吸引中的(de)(de)關(guan)鍵作(zuo)(zuo)用一(yi)致。在(zai)(zai)臨近(jin)(jin)區(qu)和(he)(he)(he)擴展(zhan)區(qu)之(zhi)間(jian)(jian)，心臟(zang)血(xue)管相(xiang)關(guan)的(de)(de)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)（vsmc、內(nei)皮細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)、周細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)和(he)(he)(he)成纖(xian)維細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)）之(zhi)間(jian)(jian)有更強的(de)(de)依(yi)賴(lai)性(xing)(xing)，這表(biao)明心肌血(xue)管網絡主(zhu)導著心臟(zang)組織(zhi)結構。

為了探(tan)究心(xin)肌(ji)梗死過程中的結(jie)(jie)構(gou)變異(yi)，作者將(jiang)樣(yang)(yang)本(ben)(ben)分為3個主要(yao)的樣(yang)(yang)本(ben)(ben)組(zu)(zu)：肌(ji)原性(xing)富集(ji)組(zu)(zu)（包括(kuo)對(dui)照組(zu)(zu)、邊界區(qu)和(he)偏遠區(qu)）、纖維(wei)化富集(ji)樣(yang)(yang)本(ben)(ben)（包括(kuo)所有(you)纖維(wei)化區(qu)樣(yang)(yang)本(ben)(ben)，除(chu)一(yi)個除(chu)外(wai)）和(he)缺血富集(ji)樣(yang)(yang)本(ben)(ben)（包括(kuo)所有(you)缺血區(qu)樣(yang)(yang)本(ben)(ben)）。接下來，作者分析了不同樣(yang)(yang)本(ben)(ben)組(zu)(zu)間(jian)(jian)(jian)細(xi)胞類(lei)型的組(zu)(zu)成差(cha)異(yi)、空(kong)(kong)間(jian)(jian)(jian)依賴性(xing)差(cha)異(yi)和(he)細(xi)胞類(lei)型生(sheng)態位差(cha)異(yi)。結(jie)(jie)果表明(ming)，空(kong)(kong)間(jian)(jian)(jian)轉錄組(zu)(zu)數(shu)據與主要(yao)的組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)形態學樣(yang)(yang)本(ben)(ben)注釋(shi)和(he)捕獲心(xin)肌(ji)梗死后的組(zu)(zu)成特(te)(te)征相一(yi)致。闡(chan)明(ming)了心(xin)臟血管系統在定義整體心(xin)肌(ji)結(jie)(jie)構(gou)和(he)成纖維(wei)細(xi)胞以及髓系細(xi)胞的獨(du)特(te)(te)的空(kong)(kong)間(jian)(jian)(jian)依賴性(xing)方面的重(zhong)要(yao)性(xing)，這有(you)助于獲得疾病特(te)(te)異(yi)性(xing)空(kong)(kong)間(jian)(jian)(jian)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)重(zhong)構(gou)的分子(zi)見解。

4.3 心肌梗死后的分子差異

為了(le)研(yan)究相(xiang)似組織(zhi)結構之間的(de)(de)(de)分(fen)子(zi)差(cha)異，作者基于基因表(biao)(biao)達的(de)(de)(de)spots聚(ju)類產(chan)生了(le)一組分(fen)子(zi)生態位(wei)（niches）。鑒(jian)定得到了(le)12個(ge)分(fen)子(zi)生態位(wei)，包括與炎癥(zheng)和(he)纖(xian)維(wei)化(hua)過程的(de)(de)(de)niche 3,6和(he)9 ，vSMC 相(xiang)關的(de)(de)(de)niche 11和(he)肌源性(xing)(xing)區(qu)(qu)(qu)域相(xiang)關的(de)(de)(de)niche 1,2,4,5和(he)12等。富(fu)含心肌細胞(bao)的(de)(de)(de)分(fen)子(zi)niches在(zai)缺血性(xing)(xing)富(fu)集(ji)的(de)(de)(de)樣品中(zhong)被(bei)耗盡(jin)，而(er)纖(xian)維(wei)化(hua)和(he)炎癥(zheng)的(de)(de)(de)分(fen)子(zi)niches在(zai)富(fu)含肌原性(xing)(xing)的(de)(de)(de)樣品中(zhong)被(bei)耗盡(jin)。分(fen)子(zi)niche 1,2和(he)4具有不同的(de)(de)(de)分(fen)子(zi)特(te)征(zheng)，這三個(ge)分(fen)子(zi)生態位(wei)主(zhu)要(yao)(yao)富(fu)集(ji)在(zai)心肌細胞(bao)中(zhong)。此(ci)外，分(fen)子(zi)生態位(wei)使(shi)我們(men)能(neng)夠區(qu)(qu)(qu)分(fen)邊界區(qu)(qu)(qu)、偏遠區(qu)(qu)(qu)和(he)對照(zhao)(zhao)樣本，而(er)主(zhu)要(yao)(yao)細胞(bao)類型(xing)生態位(wei)無法區(qu)(qu)(qu)分(fen)。總體而(er)言，分(fen)子(zi)niche 1在(zai)對照(zhao)(zhao)和(he)偏遠區(qu)(qu)(qu)樣本中(zhong)富(fu)集(ji)，niche 2在(zai)邊界區(qu)(qu)(qu)樣本中(zhong)的(de)(de)(de)受損組織(zhi)區(qu)(qu)(qu)域富(fu)集(ji) ，表(biao)(biao)明(ming)這些(xie)組之間也可能(neng)存在(zai)心肌細胞(bao)表(biao)(biao)型(xing)和(he)功(gong)能(neng)的(de)(de)(de)差(cha)異。

4.4 疾病特異性的心肌細胞狀態和其狀態的可變性

     為了了解心(xin)肌(ji)(ji)梗死后心(xin)肌(ji)(ji)細胞(bao)的(de)分(fen)子(zi)異(yi)質(zhi)性(xing)，將來自心(xin)肌(ji)(ji)細胞(bao)的(de)snRNA-seq和(he)(he)snATAC-seq數(shu)據進行整合(he)并(bing)降維聚類，揭示了心(xin)室心(xin)肌(ji)(ji)細胞(bao)的(de)五種細胞(bao)狀(zhuang)態(tai)（vCM1-5）。差異(yi)基因表(biao)(biao)達分(fen)析顯示，在(zai)vCM2和(he)(he)vCM3中，ANKRD1均(jun)顯著上(shang)調，而 NPPB 在(zai) vCM3中顯示出明(ming)顯的(de)上(shang)調和(he)(he)染色質(zhi)開放度增(zeng)加，并(bing)通過(guo)單(dan)分(fen)子(zi)熒光原位(wei)雜(za)(za)交（smFISH）驗(yan)證(zheng)了這個(ge)結(jie)果(guo)。樣(yang)本組間的(de)細胞(bao)組成(cheng)比較顯示，vCM1與(yu)肌(ji)(ji)原性(xing)富(fu)集(ji)樣(yang)本相關(guan)(guan)，而vCM3與(yu)缺血富(fu)集(ji)樣(yang)本顯著相關(guan)(guan)。這在(zai)一個(ge)使用原位(wei)雜(za)(za)交的(de)獨立隊列中得到了驗(yan)證(zheng)，表(biao)(biao)明(ming)這些心(xin)肌(ji)(ji)細胞(bao)狀(zhuang)態(tai)代表(biao)(biao)了急性(xing)心(xin)肌(ji)(ji)梗死期不同的(de)細胞(bao)應激(ji)(ji)狀(zhuang)態(tai)（即vCM1，“非應激(ji)(ji)”；vCM2，“預應激(ji)(ji)”；和(he)(he)vCM3，“應激(ji)(ji)‘”）。

因(yin)為邊界區(qu)(qu)的(de)空(kong)間(jian)(jian)重構(gou)與心臟功能的(de)恢復(fu)作(zuo)用密切相關，作(zuo)者查看了邊界區(qu)(qu)樣(yang)(yang)本(ben)(ben)vCM marker基因(yin)的(de)表(biao)達(da)情(qing)況，發(fa)現ANKRD1 和(he)(he) NPPB 在(zai)空(kong)間(jian)(jian)中(zhong)具有廣(guang)泛異質的(de)基因(yin)表(biao)達(da)模(mo)式(shi)。對(dui)空(kong)間(jian)(jian)基因(yin)表(biao)達(da)數據(ju)的(de)通(tong)路分析表(biao)明，損傷區(qu)(qu)域(yu)（右下）內的(de)TGFβ信號活性增加，但缺氧通(tong)路活性分布均勻。邊界區(qu)(qu)樣(yang)(yang)本(ben)(ben)細胞狀態(tai)和(he)(he)空(kong)間(jian)(jian)和(he)(he)空(kong)間(jian)(jian)位(wei)(wei)置的(de)映射結果顯(xian)示，vCM1只(zhi)位(wei)(wei)于(yu)左上角(jiao)，vCM2位(wei)(wei)于(yu)中(zhong)間(jian)(jian)區(qu)(qu)域(yu)，作(zuo)為一個(ge)從(cong)受傷向(xiang)遠程心肌(ji)的(de)過渡區(qu)(qu)，vCM3主(zhu)要位(wei)(wei)于(yu)過渡區(qu)(qu)在(zai)受傷區(qu)(qu)域(yu)。值得注意的(de)是，在(zai)另一個(ge)邊界區(qu)(qu)樣(yang)(yang)本(ben)(ben)中(zhong)也觀察(cha)到這種空(kong)間(jian)(jian)分布模(mo)式(shi)，顯(xian)示出類(lei)似的(de)重構(gou)過程。

接下來，作者(zhe)(zhe)將 snATAC-seq 和(he) snRNA-seq 數據之(zhi)間的(de)(de)細(xi)胞(bao)配對，并研(yan)究了從 vCM1到 vCM3的(de)(de)細(xi)胞(bao)連續(xu)體的(de)(de)基(ji)(ji)因(yin)(yin)(yin)調(diao)控(kong)變化，構(gou)建了一(yi)個基(ji)(ji)于增強子(zi)的(de)(de)基(ji)(ji)因(yin)(yin)(yin)調(diao)控(kong)網(wang)絡（eGRN）。基(ji)(ji)于此網(wang)絡，作者(zhe)(zhe)發(fa)現鹽皮質激素受體（ NR3C2 ）作是(shi) vCM1狀態(tai)的(de)(de)主要調(diao)節因(yin)(yin)(yin)子(zi)。隨著vCM1至 vCM3分化在擬時(shi)(shi)序上的(de)(de)推進(jin)，轉(zhuan)錄因(yin)(yin)(yin)子(zi)結合活性和(he)基(ji)(ji)因(yin)(yin)(yin)表達降(jiang)低，而 NR3C2 的(de)(de)靶(ba)基(ji)(ji)因(yin)(yin)(yin)也(ye)顯示表達降(jiang)低，這些(xie)靶(ba)基(ji)(ji)因(yin)(yin)(yin)在鄰近區(qu)域與(yu)vCM1狀態(tai)保持一(yi)致。同時(shi)(shi)作者(zhe)(zhe)還觀察到與(yu)心肌細(xi)胞(bao)分化預應激階段相關(guan)的(de)(de)轉(zhuan)錄因(yin)(yin)(yin)子(zi)（TBX3和(he)MEF2D）。對于vCM3（應激心肌細(xi)胞(bao)），作者(zhe)(zhe)鑒(jian)定出ATF3是(shi)GTPase和(he)Ca2+調(diao)節基(ji)(ji)因(yin)(yin)(yin)RRAD的(de)(de)調(diao)控(kong)因(yin)(yin)(yin)子(zi)。

進一步(bu)的分(fen)析發(fa)現，在(zai)(zai)肌(ji)源性(xing)和缺(que)血(xue)樣(yang)本(ben)中，vsmc在(zai)(zai)預測(ce)vCM3方面的重要性(xing)增加(jia)，而成(cheng)纖維(wei)細(xi)(xi)胞和髓系細(xi)(xi)胞在(zai)(zai)纖維(wei)化樣(yang)本(ben)中有更(geng)大(da)的作用（圖4k）。vCM3的局部鄰(lin)域模型顯示，與纖維(wei)化樣(yang)本(ben)相比，成(cheng)纖維(wei)細(xi)(xi)胞的豐度更(geng)好地解釋了肌(ji)源性(xing)樣(yang)本(ben)中的 vCM3。綜上表明，應激心(xin)肌(ji)細(xi)(xi)胞 vCM3可以(yi)在(zai)(zai)富集(ji)了vSMC，成(cheng)纖維(wei)細(xi)(xi)胞，脂肪(fang)細(xi)(xi)胞或髓樣(yang)細(xi)(xi)胞等組分(fen)的不同的鄰(lin)近(jin)空(kong)間(jian)區域中找(zhao)到。

4.5 心臟內皮細胞的異質性

snRNA-seq 和 snATAC-seq 數據(ju)的(de)聯合分(fen)(fen)(fen)析鑒(jian)定(ding)了(le)來自血(xue)管床的(de)5種內(nei)(nei)皮(pi)(pi)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)亞(ya)型，包括毛(mao)(mao)細(xi)(xi)(xi)(xi)血(xue)管內(nei)(nei)皮(pi)(pi)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)，動脈內(nei)(nei)皮(pi)(pi)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)，靜(jing)脈內(nei)(nei)皮(pi)(pi)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)，淋巴和心(xin)內(nei)(nei)膜(mo)內(nei)(nei)皮(pi)(pi)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)。對(dui)肌原性富集、缺(que)(que)血(xue)富集和纖維化(hua)富集樣(yang)本(ben)中(zhong)(zhong)的(de)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)比(bi)例(li)進行分(fen)(fen)(fen)析顯示，缺(que)(que)血(xue)樣(yang)本(ben)中(zhong)(zhong)的(de)毛(mao)(mao)細(xi)(xi)(xi)(xi)血(xue)管內(nei)(nei)皮(pi)(pi)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)減少與(yu)靜(jing)脈內(nei)(nei)皮(pi)(pi)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)的(de)一(yi)致增加有(you)關。此外，淋巴管內(nei)(nei)皮(pi)(pi)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)在(zai)(zai)(zai)缺(que)(que)血(xue)區(qu)域顯著(zhu)增加，表(biao)明在(zai)(zai)(zai)心(xin)臟損傷后調節免疫應(ying)答的(de)淋巴管豐度增加。總之，本(ben)部分(fen)(fen)(fen)內(nei)(nei)容解析了(le)所有(you)主(zhu)要(yao)的(de)內(nei)(nei)皮(pi)(pi)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)狀態(tai)，并將它(ta)們定(ding)位在(zai)(zai)(zai)空間中(zhong)(zhong)，描述了(le)它(ta)們的(de)空間依賴性。此外，還發(fa)現了(le)一(yi)個在(zai)(zai)(zai)毛(mao)(mao)細(xi)(xi)(xi)(xi)血(xue)管內(nei)(nei)皮(pi)(pi)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)(bao)中(zhong)(zhong)具有(you)復雜代謝和信號(hao)變化(hua)的(de)空間生態(tai)位。

4.6 心臟內肌成纖維細胞分化和成纖維-髓系細胞的空間關系

為了分析人(ren)類(lei)心臟纖維(wei)生成的分子(zi)和細胞(bao)機制，我(wo)們使用整合的snRNA-seq和snATAC-seq數(shu)據(ju)對所(suo)有成纖維(wei)細胞(bao)進(jin)行了聚(ju)類(lei)，并(bing)注釋確定(ding)了4個(ge)亞(ya)群(qun)（Fib1-4）。空間轉錄組數(shu)據(ju)marker基因的可視化結(jie)果表明，Fib1和Fib2在(zai)(zai)(zai)損(sun)傷后心臟互斥區(qu)域富集(ji)。此外，我(wo)們觀察到Fib1在(zai)(zai)(zai)肌原性富集(ji)樣(yang)本(ben)(ben)中所(suo)占比例最高，而Fib2（肌成纖維(wei)細胞(bao)）在(zai)(zai)(zai)缺(que)血樣(yang)本(ben)(ben)中顯著(zhu)富集(ji)，Fib3在(zai)(zai)(zai)缺(que)血樣(yang)本(ben)(ben)中則略有減少。

PDGFRβCreER-tdTomato小鼠(shu)的(de)譜系追蹤實驗和(he)scRNA的(de)數據分(fen)析(xi)結果(guo)表明，隨著時(shi)間的(de)推移，Fib2群體、膠原蛋白和(he)ECM基因(yin)總(zong)體增加，而Fib1比例下降(jiang)，表明小鼠(shu)從SCARA5+成纖維細胞(bao)(bao)（Fib1）向肌(ji)成纖維細胞(bao)(bao)（Fib2）的(de)分(fen)化(hua)軌跡，ECM富集評分(fen)增加進(jin)一步(bu)支持了這一觀(guan)點(dian)。為了了解這些基質細胞(bao)(bao)分(fen)化(hua)過程的(de)調(diao)(diao)節機制，作者推斷出一個(ge)(ge)成纖維細胞(bao)(bao) eGRN 。該 eGRN 包含兩個(ge)(ge)模(mo)塊(kuai)，每個(ge)(ge)模(mo)塊(kuai)對(dui)應于不同的(de)成纖維細胞(bao)(bao)狀(zhuang)態 。并基于此網(wang)絡確定了肌(ji)成纖維細胞(bao)(bao)分(fen)化(hua)的(de)潛在調(diao)(diao)節因(yin)子(zi)，如(ru)調(diao)(diao)節 Fib1模(mo)塊(kuai)的(de)轉錄因(yin)子(zi)KLF4，調(diao)(diao)節Fib2模(mo)塊(kuai)的(de)轉錄因(yin)子(zi)TEAD3等。

為了(le)了(le)解(jie)髓(sui)(sui)系細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)在(zai)心(xin)(xin)(xin)肌梗(geng)(geng)死后的(de)(de)(de)(de)心(xin)(xin)(xin)臟重塑(su)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)，作(zuo)者對所有心(xin)(xin)(xin)肌梗(geng)(geng)死樣本中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)髓(sui)(sui)系細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)進(jin)行(xing)分(fen)(fen)群注釋，得到了(le)5個亞群，并使(shi)用(yong)(yong)三個急(ji)性(xing)人心(xin)(xin)(xin)肌梗(geng)(geng)死樣本的(de)(de)(de)(de)獨(du)立(li)snRNA-seq數據(ju)集作(zuo)為驗證(zheng)參考，確(que)定基于標記基因(yin)表(biao)達的(de)(de)(de)(de)髓(sui)(sui)系細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)群具有很高的(de)(de)(de)(de)一致性(xing)。細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)比(bi)例分(fen)(fen)析顯示，在(zai)缺(que)血(xue)樣本組(zu)中(zhong)(zhong)，由SPP1表(biao)達定義的(de)(de)(de)(de)巨(ju)噬細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)群體豐度增加(jia)，而CCL中(zhong)(zhong)18+巨(ju)噬細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)在(zai)纖(xian)維(wei)化樣本中(zhong)(zhong)增加(jia)。作(zuo)者使(shi)用(yong)(yong)空(kong)間(jian)(jian)轉(zhuan)錄(lu)組(zu)學(xue)數據(ju)模擬了(le)它們marker基因(yin)的(de)(de)(de)(de)表(biao)達，并觀察到與(yu)(yu)其他骨髓(sui)(sui)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)狀態(tai)相比(bi)，SPP1 + 巨(ju)噬細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)能更好地預測所有肌成纖(xian)維(wei)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)狀態(tai)，在(zai)單(dan)個spot內和鄰近區域具有更高的(de)(de)(de)(de)重要性(xing)。為了(le)驗證(zheng) SPP1+巨(ju)噬細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)與(yu)(yu) Fib2的(de)(de)(de)(de)空(kong)間(jian)(jian)相互作(zuo)用(yong)(yong)，作(zuo)者使(shi)用(yong)(yong)獨(du)立(li)組(zu)織(zhi)隊列（n = 26名患者）的(de)(de)(de)(de)人類(lei)心(xin)(xin)(xin)肌梗(geng)(geng)死后的(de)(de)(de)(de)心(xin)(xin)(xin)臟組(zu)織(zhi)進(jin)行(xing)了(le) RNA 原位雜交(jiao)實驗，并使(shi)用(yong)(yong)正交(jiao)方法證(zheng)實了(le)SPP1+巨(ju)噬細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)與(yu)(yu) Fib2在(zai)空(kong)間(jian)(jian)上的(de)(de)(de)(de)相互作(zuo)用(yong)(yong)和富(fu)集。綜上所述(shu)，該部分(fen)(fen)結果解(jie)碼了(le)成纖(xian)維(wei)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)和髓(sui)(sui)系細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)的(de)(de)(de)(de)異質性(xing)以及纖(xian)維(wei)-髓(sui)(sui)系細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)狀態(tai)的(de)(de)(de)(de)空(kong)間(jian)(jian)模型，揭(jie)示了(le)SPP1+巨(ju)噬細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)與(yu)(yu)肌成纖(xian)維(wei)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)在(zai)人類(lei)心(xin)(xin)(xin)臟組(zu)織(zhi)重構(gou)的(de)(de)(de)(de)不同(tong)階段的(de)(de)(de)(de)獨(du)特相互作(zuo)用(yong)(yong)。

在這里，作者通過(guo)整(zheng)合(he)空間(jian)轉(zhuan)錄(lu)組(zu)(zu)學、單核(he)基(ji)因表達和(he)染色質可及(ji)性(xing)數據(ju)，以(yi)更(geng)高的(de)(de)分辨率評估心(xin)(xin)臟(zang)細胞類(lei)型組(zu)(zu)成，通過(guo)識別損傷、修復(fu)和(he)重塑(su)的(de)(de)不同組(zu)(zu)織結構，深(shen)入了(le)(le)解心(xin)(xin)臟(zang)轉(zhuan)錄(lu)組(zu)(zu)和(he)表觀基(ji)因組(zu)(zu)的(de)(de)變(bian)化(hua)。同時還(huan)鑒定并(bing)(bing)驗證了(le)(le)主要細胞類(lei)型的(de)(de)疾病(bing)(bing)特異性(xing)心(xin)(xin)肌細胞狀態(tai)，并(bing)(bing)在其空間(jian)背景下分析(xi)了(le)(le)它們(men)，評估了(le)(le)它們(men)對其他細胞類(lei)型的(de)(de)依(yi)賴(lai)性(xing)。此外(wai)還(huan)描(miao)述了(le)(le)成纖維(wei)細胞向肌成纖維(wei)細胞分化(hua)從而驅(qu)動(dong)心(xin)(xin)臟(zang)纖維(wei)化(hua)的(de)(de)機(ji)制。綜上，本研究提(ti)供了(le)(le)一(yi)個關(guan)于人類(lei)心(xin)(xin)肌梗死(si)(si)的(de)(de)整(zheng)合(he)分子(zi)圖(tu)譜(pu)，為(wei)人類(lei)心(xin)(xin)肌梗死(si)(si)研究提(ti)供了(le)(le)重要的(de)(de)參考，并(bing)(bing)為(wei)心(xin)(xin)臟(zang)疾病(bing)(bing)的(de)(de)先進(jin)機(ji)制和(he)治療性(xing)研究鋪平了(le)(le)道路。