炎癥和組織纖維化共存，并與器官功能障礙有因果關系。然而，人類心臟病中驅動免疫-成纖維細胞通訊的分子機制仍未被探索，目前還沒有批準的直接針對心臟纖維化的治療方法。在這里，我們對 45 名健康供體、急性梗塞和慢性衰竭的人類心臟進行了多組學單細胞基因表達、表位作圖和染色質可及性分析。我們確定了與疾病相關的成纖維細胞軌跡，該軌跡分化為不同的群體，讓人想起肌成纖維細胞和基質纖維細胞，后者表達成纖維細胞激活蛋白（FAP）和骨膜素（POSTN）。 FAP +的遺傳譜系追蹤體內成纖維細胞顯示它們對 POSTN 譜系有貢獻，但對肌成纖維細胞譜系沒有貢獻。
這篇文章是發表在《自然》雜志上的一篇關于心力衰竭研究的文章，標題為“Targeting immune–fibroblast cell communication in heart failure"。以下是文章的核心內容概述：
研究背景：
- 炎癥和組織纖維化在器官功能障礙中共同存在，并且在心臟疾病中具有因果聯系。
- 目前尚不清楚免疫細胞與成纖維細胞之間的通信機制，也沒有直接針對心臟纖維化的批準治療方法。
研究方法：
- 研究者對45個健康捐贈者、急性心肌梗死和慢性心力衰竭患者的心臟進行了多組學單細胞基因表達、表位映射和染色質可及性分析。
- 通過這些分析，研究者識別了與疾病相關的成纖維細胞軌跡，這些軌跡分化為類似肌成纖維細胞和基質成纖維細胞的不同群體。
主要發現：
- 研究者發現FAP+成纖維細胞對POSTN譜系有貢獻，但對肌成纖維細胞譜系沒有貢獻。
- 實驗系統評估顯示，三種不同的小鼠心臟損傷模型在模擬人類疾病表型方面優于培養的人類心臟和皮膚成纖維細胞。
- 配體-受體分析和空間轉錄組學預測CCR2+巨噬細胞與成纖維細胞之間的相互作用通過IL-1β信號傳導驅動FAP/POSTN成纖維細胞的出現。
- 通過在成纖維細胞上刪除IL-1受體和在CCR2+單核細胞和巨噬細胞中刪除IL-1β配體，并使用單克隆抗體抑制IL-1β信號傳導，研究者觀察到FAP/POSTN成纖維細胞減少、心肌纖維化減少和心臟功能改善。
- 圖 4：在 MI 和 HF 中，CCR2 巨噬細胞與成纖維細胞共定位并通過 IL-1β 向成纖維細胞發出信號
- 圖 5：CCR2 單核細胞和巨噬細胞在心臟纖維化過程中通過 IL-1β 驅動成纖維細胞活化
研究意義：
- 這些發現強調了通過靶向炎癥來治療組織纖維化和保護器官功能的更廣泛治療潛力。
研究限制：
- 盡管研究包括了不同種族、性別和年齡的患者，但樣本量不足以獨立評估這些變量的影響。
- 使用的Ang II/PE灌注模型有其固有的局限性，需要進一步研究以了解其結果對其他心臟病理的適用性。
結論：
- 通過單細胞多組學技術，研究者揭示了人類心臟成纖維細胞的細胞異質性，并識別了一個由FAP標記的成纖維細胞譜系，該譜系與肌成纖維細胞不同，而是分化為表達POSTN的成纖維細胞，這些細胞類似于基質成纖維細胞。
- 研究表明，CCR2+單核細胞和巨噬細胞產生的IL-1β通過直接信號傳導到心臟成纖維細胞來調節FAP/POSTN成纖維細胞的分化。
文章提供了對心臟纖維化和心力衰竭中細胞通信機制的新見解，并為開發新的治療策略提供了潛在的靶點。
Pavone 提供高通量、可靠且易于使用的解決方案來擴展任何先進的實驗室基礎設施。該自動化平臺可生成全面的機械生物學見解，以推進您的研究。由于預先校準的光纖傳感器和預先編程的實驗，該儀器真正節省時間，可以通過易于獲得的功能讀數生成許多強大的結果。 Pavone 測量細胞、生物材料和 3D體外模型的局部機械特性Pavone 是一種多功能工具，適用于多種應用，包括球體、類器官、水凝膠、細胞外基質 (ECM)、單細胞、2D 培養物和離體組織的研究。它支持傷口愈合、體外培養、眼部護理和再生醫學方面的關鍵研究。針對疾病領域，Pavone 在增進我們對纖維化、癌癥和神經肌肉疾病的理解方面發揮著關鍵作用。針對測試需求，它提供了藥物篩選、功能測定和降解性測試方面的精確解決方案。 Pavone 在機械生物學研究中發揮了重要作用，使科學家不僅能夠觀察，而且能夠在機械水平上與生命的構建模塊相互作用，從而促進對細胞行為和疾病機制的更深入理解。
