影响因子：7.3
研究概述：急性冠状动脉综合征（ACS）是一种极具生命威胁性的疾病。通常由动脉粥样硬化斑块破裂触发，导致心肌血供突然减少和血栓形成。尽管经皮冠状动脉介入手术等先进手段可以迅速恢复血流，但这些技术并不能防止未来的心血管事件。其中，血管不稳定斑块（如炎症、严重的狭窄和表面钙化结节）已经被报道与主要不良心脏事件密切相关。虽然不稳定斑块可被血管内超声等技术诊断，但目前仍然缺乏有效的的生化预测标记物。SPP1蛋白，作为整合素N-连糖蛋白家族的一员，可以通过与细胞表面受体的相互作用，充当细胞粘附调节剂。最近的研究显示，血清SPP1水平的增加与冠状动脉病的严重程度密切相关。高表达水平的SPP1或许可作为预测动脉粥样硬化等重大不良心脏事件的新型生物标志物。因此，本篇研究通过整合单细胞和转录组数据，识别与不稳定斑块形成相关的易感细胞类型和基因，为提供新的非侵入性生物标志物从而提升诊断技术提供了新的见解。具体研究流程如下：
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研究结果：
单细胞数据识别ACS中的关键细胞亚群
作者首先从GSE155514单细胞（包含3个血管斑块组织，共4519个细胞）识别出了12个细胞亚群（图A）。共6个免疫细胞亚群和6个非免疫细胞亚群；前者包括3个内皮细胞簇、1个平滑肌细胞簇、1个成纤维细胞簇、1个纤维软骨细胞簇和1个中间细胞状态簇，后者包括1个T细胞簇、1个浆细胞簇、1个肥大细胞簇和3个巨噬细胞簇（图B）。作者把与不稳定斑块呈正相关的细胞称之为‘Scissor+’，Scissor+的细胞主要由巨噬细胞、血管平滑肌细胞、中间细胞状态和纤维软骨细胞组成（图C）。为了揭示与不稳定斑块相关的差异表达基因（DEGs），作者比较了Scissor+细胞簇和Scissor-细胞簇之间的DEGs（共检测到1240个显著上调基因和1055个显著下调基因）（图D）。其中，SPP1差异表达基因的变化最为显著，提示其在巨噬细胞在不稳定斑块的形成中发挥潜在作用（SPP1+是巨噬细胞近年来比较火的研究marker）。GO富集分析提示Scissor+细胞相关的DEGs富集于炎症过程，如中性粒细胞活化、T细胞活化、细胞因子产生和白细胞粘附分化等通路（图E）。KEGG富集分析进一步证实了炎症相关信号通路 (如NF-kB、TNF信号通路) 、PI3K-AKT、MAPK和TGF-β信号通路显著富集（图F）。
不稳定斑块间的细胞互作
作者通过R包CellChat分析了不稳定斑块之间的细胞互作（图A）。作者发现在细胞通讯里，Scissor+细胞簇作为主要的激活信号发送者/接受者（Scissor-细胞少参与细胞间通讯）（图B）。SPP1信号是Scissor+细胞簇最重要的输出信号通路 (图C)， 而BTLA信号是最重要的输入信号通路 (图D)。并且，Scissor+细胞簇是唯一发送SPP1信号与多种细胞类型相互作用的细胞簇 (图D) 。
WGCNA识别关键模块基因
作者利用GSE28829数据集的表达谱和临床信息，以及随后的WGCNA探索ACS的关键模块基因；共鉴定出12个模块（基因数量从93到962不等）(图A)。其中，绿青色模块中的基因与不稳定斑块的发生最显著相关（图B）。随后作者将单细胞的差异基因与转录组的差异基因取交集，共得到83个DEGs。其中排名前10的DEGs不管在转录组还是在单细胞数据都包括了SPP1（图C-D）。
临床数据验证
接下来作者为了验证生信的结果，在临床收集了593例接收了血管内超声/冠脉造影患者的数据。结果发现，不稳定斑块患者相较于稳定斑块患者的SYNTAX评分（一种血管造影工具，用于对冠脉疾病复杂性进行分级）(12.38±7.14 vs 9.17±5.16; P<0.001)，Gensini评分（临床评价冠状动脉狭窄程度的常用工具）(25.13±17.41比16.82±11.79;P<0.001)，年龄(65.24±10.31 vs 61.98±10.09;P<0.001)，血清SPP1水平均较高 (113.21 [73.6 - 147.70]ng/ml vs . 71.08 [20.64 - 135.68] ng/ml ;P<0.001)。
ROC曲线下的面积AUC提示SPP1作为预测不稳定斑块的能力达0.643 (95% CI, 0.603 - 0.681; P < 0.001) (图A)；而在根据上述的危险因素如SYNTAX评分、Gensini评分、斑块负荷等调整后，SPP1作为预测不稳定斑块的指标依旧有不错的效能 (图B-D)。
作者利用亚组分析进一步探究了不同人群特征的SPP1预测不稳定斑块关系，结果发现所有亚组患者的结果是一致的（性别、年龄、BMI、高血压、糖尿病、吸烟等等），较高的血清SPP1水平表明提示不稳定斑块的风险更高。
最后作者利用进行了Logistic回归分析，以确定SPP1与不稳定斑块患者之间的关系。作者构建了3个模型，Model 1包括男性、年龄、BMI、高血压、吸烟和糖尿病；Model 2包括总胆固醇与高密度脂蛋白胆固醇比值，肾小球滤过率和高敏 C 反应蛋白，Model 3a-c分别包括了SYNTAX评分、Gensini评分和斑块负担。结果发现，不管是哪个模型，高水平的SPP1仍然是不稳定斑块的独立危险因素（p<0.001）。
研究总结：
这篇文章探讨了急性冠状动脉综合征/不稳定斑块的病理机制，作者首先结合单细胞和RNA测序数据，发现巨噬细胞在不稳定斑块发生发展中起到关键作用。随后利用WGCNA识别出了SPP1这一个关键基因。并在独立患者群体中进行验证（血清学检查，亚组分析，Logistic回归分析等等），揭示了与不稳定斑块形成相关的细胞类型和关键基因。简单来说，这篇非肿瘤的生信文章利用单细胞、转录组、自测数据讲诉了一个完整的故事，值得学习。
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