Single-Cell RNA Sequencing Reveals the Novel Mechanism of Atherosclerosis

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本研究では、ApoE欠損（ApoE-/-）マウスに高脂肪食を摂取させてアテローム性動脈硬化症モデルを作成し、高脂肪食投与前後の大動脈を摘出して一細胞RNA解析を行うことで、疾患進展後に特異的にみられる新規細胞集団を同定した。同細胞集団は平滑筋細胞と線維芽細胞の遺伝子発現パターンを併せ持っており、疾患進展の過程で平滑筋細胞から分化する細胞であると推測された。また、同細胞集団では複数の平滑筋の骨軟骨形成に関わる遺伝子が異なるタイミングで上昇しており、これらの遺伝子が順に作用して平滑筋が骨軟骨化に関連する細胞に分化して動脈硬化の進行に関わるという仮説を立て、下記の通り検証を行った。1) ApoE-/-マウスの大動脈の着目因子の免疫染色や定量PCRを行った結果、同因子の発現は動脈硬化進展に伴って上昇し、特にプラーク内で発現上昇がみられた。また、免疫染色ではプラーク内において平滑筋細胞の局在に一致して上昇することが判明した。2) 着目因子の平滑筋特異的ノックアウトマウスに高脂肪食を投与して動脈硬化モデルを作成した。今後同マウスの動脈におけるプラーク形成や石灰化を評価することで、同因子の動脈硬化への影響を検証する。3) レトロウイルスベクターを用いてラットの初代血管平滑筋細胞に着目因子を遺伝子導入し、関連因子の発現の変化を確認し、因果関係を調べた。その結果、複数の着目因子を同時に遺伝子導入することで、相乗的に骨化マーカーの上昇がみられ、複数の因子が作用することで平滑筋が骨軟骨化に関連する細胞に分化して動脈硬化の進行に関わるという過程を検証できた。4) 大動脈の細胞種間の相互作用を可視化するため、既知のリガンドと受容体の情報を基にそれぞれの細胞種の関係性の強さを可視化するインターラクション解析を行い、着目した新規細胞集団が様々な細胞に対してシグナルを送っている様子が確認できた。