一. 文章背景

動脈粥樣硬化并非單純的脂質(zhì)沉積，而是一種免疫驅(qū)動的慢性炎癥性疾病。盡管已有大量研究證實先天和適應(yīng)性免疫參與病程，但免疫細(xì)胞在不同血管層次中的空間分布及其隨病變進(jìn)展的變化，仍缺乏系統(tǒng)認(rèn)識。近年來，空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)開始被用于血管疾病研究，但多集中于頸動脈內(nèi)膜切除樣本或不穩(wěn)定斑塊，且大多無法達(dá)到單細(xì)胞分辨率。此外，既往研究通常只覆蓋斑塊區(qū)域，難以同時解析內(nèi)膜、中膜、外膜及血管周圍組織中的免疫微環(huán)境。

在此背景下，這項發(fā)表于 EMBO Molecular Medicine的研究，作者嘗試將 GeoMx DSP（空間區(qū)域劃分全轉(zhuǎn)錄組）與CosMx SMI（單細(xì)胞分辨率空間轉(zhuǎn)錄組）聯(lián)合應(yīng)用于人冠狀動脈完整橫切面，系統(tǒng)刻畫動脈粥樣硬化進(jìn)程中的免疫空間特征。

二. 研究設(shè)計

本研究選取3位心臟移植患者的冠狀動脈樣本，涵蓋從近正常-輕度-中度 -重度的病變連續(xù)譜，且保留血管全層結(jié)構(gòu)及周圍脂肪組織。

1、GeoMx DSP

• 使用~18,000探針進(jìn)行全轉(zhuǎn)錄組空間分析

• 選取CD45⁺免疫細(xì)胞以及CD4⁺ T細(xì)胞用于區(qū)分ROI

• 獲得空間區(qū)域水平的轉(zhuǎn)錄組全景

2、CosMx SMI

• 使用與GeoMx相鄰的連續(xù)切片

• 采用~970-plex RNA探針（含20個定制的基因）

• 實現(xiàn)單細(xì)胞空間分辨率

這種先廣后細(xì)的設(shè)計，使兩種平臺在信息深度與空間分辨率上形成互補(bǔ)。

實驗設(shè)計

三. 主要文章結(jié)論

1. GeoMx結(jié)果：免疫異質(zhì)性具有明確空間層次

▶ 外膜與斑塊的免疫轉(zhuǎn)錄特征明顯不同

在CD45⁺免疫細(xì)胞中，外膜與斑塊呈現(xiàn)顯著差異的轉(zhuǎn)錄表達(dá)模式，提示不同血管層次具有功能分化的免疫微環(huán)境。

▶  隨病變進(jìn)展，外膜免疫狀態(tài)發(fā)生重塑

將病變分為早期（近正常/輕度）與晚期（中度/重度）后發(fā)現(xiàn)，早期外膜中 APOD、ADH1B上調(diào)，晚期外膜中CXCR4、SPOCK2顯著增加。GO富集分析顯示，晚期病變外膜的免疫細(xì)胞呈現(xiàn)去分化/干性樣特征，并伴隨細(xì)胞骨架重組、脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)通路變化。

▶  去卷積分析支持免疫組成變化

結(jié)合公開的人冠狀動脈scRNA-seq 數(shù)據(jù)進(jìn)行去卷積，發(fā)現(xiàn)外膜中B細(xì)胞比例高于斑塊。隨病變加重，外膜中淋巴細(xì)胞比例上升、巨噬細(xì)胞比例下降。

使用GeoMx對動脈病變進(jìn)行空間轉(zhuǎn)錄組分析

2.CosMx結(jié)果：單細(xì)胞尺度下的免疫重構(gòu)

▶  單細(xì)胞層面識別11類主要細(xì)胞類型。UMAP顯示不同病變階段的細(xì)胞組成存在明顯分布差異。

▶  病變進(jìn)展伴隨細(xì)胞狀態(tài)與比例變化。重度病變中：平滑肌細(xì)胞發(fā)生明顯表型調(diào)控；肌成纖維細(xì)胞顯著增加；適應(yīng)性免疫細(xì)胞（B細(xì)胞、T細(xì)胞）顯著富集。這一趨勢與近期單細(xì)胞研究結(jié)論一致，但本研究首次在空間背景下得到驗證。

▶  ATLO結(jié)構(gòu)的空間定位。在重度病變外膜區(qū)域，作者觀察到以B細(xì)胞+CD4⁺ T細(xì)胞為主的免疫細(xì)胞聚集，其形態(tài)與轉(zhuǎn)錄特征均符合動脈三級淋巴樣結(jié)構(gòu)（ATLO）。

CosMx 數(shù)據(jù)集中的單細(xì)胞分型和目標(biāo)表達(dá)

3. 細(xì)胞鄰域分析：免疫微環(huán)境不是隨機(jī)分布

作者基于20 μm距離定義細(xì)胞鄰域后，識別出10類細(xì)胞鄰域模式。近正常樣本中以內(nèi)皮細(xì)胞、肌成纖維細(xì)胞鄰域為主。中重度病變中巨噬細(xì)胞鄰域、B細(xì)胞鄰域顯著增加。這些發(fā)現(xiàn)提示病變進(jìn)展不僅改變有哪些細(xì)胞，也重塑了細(xì)胞如何彼此相鄰。

通過病變嚴(yán)重程度量化細(xì)胞微環(huán)境

四. 方法學(xué)價值，GeoMx × CosMx的互補(bǔ)意義

這項研究首次在人類冠狀動脈中，結(jié)合GeoMx與CosMx平臺，系統(tǒng)描繪了動脈粥樣硬化進(jìn)程中的免疫空間圖譜。研究不僅揭示了免疫細(xì)胞在不同血管層次和疾病階段的動態(tài)變化，也為未來在血管疾病中應(yīng)用多平臺空間組學(xué)聯(lián)合策略提供了可復(fù)用的范式。研究清晰展示了GeoMx適合假設(shè)驅(qū)動、通路級、全轉(zhuǎn)錄組探索；CosMx 擅長單細(xì)胞定位、細(xì)胞類型與鄰域解析。兩者聯(lián)合，為復(fù)雜組織提供從區(qū)域到單細(xì)胞的完整空間轉(zhuǎn)錄組框架。