藥物性肝損傷(Drug-induced liver injury, DILI)是最常見的嚴重藥物不良反應，也是全球范圍內導致急性肝衰竭的首要原因。近年來，由于中藥、抗生素、抗腫瘤藥物的廣泛使用，我國DILI疾病負擔嚴重。解熱鎮(zhèn)痛藥——對乙酰氨基酚(acetaminophen, APAP)所引起的肝損傷(APAP-induced liver injury, AILI)是DILI的一種常見類型，嚴重者需進行肝移植、甚至死亡。N-乙酰半胱氨酸是目前臨床上唯一批準用于APAP過量的藥物，然而其使用嚴重受限于治療時間窗，凸顯了在臨床實踐中開發(fā)替代或更有效治療選擇的迫切需求，因此深入探究AILI進展核心機制、尋找其他潛在藥物干預靶點具有重要的臨床意義。

線粒體損傷、氧化應激及炎癥反應是AILI進展的核心機制。N-乙酰半胱氨酸通過緩解氧化應激反應減輕肝損傷，但新近研究數(shù)據(jù)顯示，調控“肝細胞外”免疫炎癥反應可顯著增加N-乙酰半胱氨酸的治療獲益。以往的AILI研究側重探討“肝細胞內”的損傷機制，而對肝臟炎癥微環(huán)境中的細胞互作知之甚少，而這可能是AILI進展至急性肝衰竭的關鍵因素，因此，對AILI微環(huán)境進行全面且高分辨率的細胞表征可能有助于發(fā)現(xiàn)新的藥物干預靶點。

2月14日，同濟大學附屬同濟醫(yī)院消化內科主任楊長青教授團隊在國際權威期刊Advanced Science（中科院一區(qū)Top，IF 15.1）以Research Article形式在線發(fā)表了題為“Myeloid-Mas Signaling Modulates Pathogenic Crosstalk among MYC+CD63+ Endothelial Cells, MMP12+ Macrophages and Monocytes in Acetaminophen-Induced Liver Injury”的論文，首次對進展期AILI的免疫代謝微環(huán)境進行了單細胞層面的多維度解析，揭示了髓系Mas信號調控微環(huán)境中細胞間互作的關鍵分子機制，顯著拓展了對AILI進展的理解，為未來發(fā)現(xiàn)新型藥物干預靶點提供了方向。

Mas是由原癌基因Mas1編碼的G蛋白偶聯(lián)受體，其天然配體為血管緊張素(1-7)，后者是“抗炎型”腎素-血管緊張素系統(tǒng)的重要效應分子，激活Mas已被證明具有改善脂質代謝紊亂、抗炎、抗氧化等多重有益效應。楊長青團隊前期在國際上首次以超高時空分辨率實現(xiàn)肝損傷進程中哺乳動物活體肝臟內連續(xù)數(shù)小時的毫秒級高速持續(xù)觀測，深度揭示了Mas信號在肝損傷進程中的關鍵地位及核心機制，為藥物干預新靶點的開發(fā)提供了重要的數(shù)據(jù)支持 (Chen et al. J Hepatol. 2023)。由于Mas在組織內廣泛表達，探究不同細胞的Mas信號在AILI進程中的作用，對未來的新藥開發(fā)具有重要意義。楊長青團隊的最新研究通過采用多種前沿技術和方法，包括單細胞RNA測序（Single-cell RNA sequencing, scRNA-seq）、空間轉錄組學（Spatial transcriptomics, ST）、多重熒光免疫組化（Multiplex immunohistochemistry, mIHC）及活體成像，對Mas1基因敲除小鼠中AILI的免疫代謝景觀進行了高分辨率細胞層面的表征。

研究方法示意

隨后通過構建多種細胞特異性Mas1基因敲除小鼠(LysMcreMas1f/f, AlbcreMas1f/f, Cdh5creMas1f/f, LratcreMas1f/f and Cd4creMas1f/f)及使用單細胞多組學分析，進一步確定了髓系Mas信號在驅動AILI進展中的重要作用。

髓系Mas是驅動“病理性”AILI微環(huán)境形成的關鍵因素

ScRNA-seq和ST是革命性的技術，促進了對復雜微環(huán)境中細胞組成、生理學以及細胞間相互作用的研究。然而，細胞功能和行為構成了一個精妙的微觀世界，其中細胞和細胞器的運動、可塑性、相互作用和遷移持續(xù)高速變化，超越了ScRNA-seq、ST及傳統(tǒng)顯微鏡的適用范圍。例如，小鼠免疫細胞的數(shù)量及運動在損傷后隨時間顯著變化，對靜態(tài)樣本的分析可能無法完美揭示隱藏在時間維度中的生物學奧秘。DAOSLIMIT (Digital Adaptive Optics Scanning Lightfield Mutual Iterative Tomography)是由清華大學自動化系歷經三年攻關研制的新型掃描光場顯微鏡，將以毫秒級活體三維連續(xù)觀測時長從數(shù)分鐘提高到小時級，活體成像時空分辨率提升兩個數(shù)量級，光毒性降低三個數(shù)量級，為揭示哺乳動物活體多細胞、多細胞器間的相互作用提供了全新路徑（Wu et al. Cell. 2021）。通過將ScRNA-seq和ST與DAOSLIMIT相結合，滿足了對體內進行長時間、高速三維亞細胞觀測的需求。在該研究中，利用這一框架在活體小鼠的肝臟中觀測到CD63+內皮細胞和Ly6C+單核細胞之間存在持續(xù)互作，為隨后對微環(huán)境進行深入研究提供了重要基礎。值得注意的是，由內皮細胞亞群、巨噬細胞亞群和單核細胞組成的特征性微環(huán)境也通過DAOSLIMIT活體亞細胞長時程動態(tài)成像技術在小鼠活體肝臟內進行直接觀測。

視頻A截圖：活體小鼠肝臟中觀測到CD63+內皮細胞與Ly6C+單核細胞之間存在持續(xù)互作；視頻B截圖：DAOSLIMIT觀測活體小鼠肝內由內皮細胞亞群，庫普弗細胞和單核細胞組成的特征性微環(huán)境

此外，AILI小鼠模型中所發(fā)現(xiàn)的，由髓系Mas信號所驅動的、獨特的免疫代謝微環(huán)境，在DILI相關急性肝衰竭患者的肝臟樣本中得到完美映射。應用k-means算法進行無監(jiān)督聚類，通過微環(huán)境特征識別晚期DILI的概率為83.33%。

k-means算法進行無監(jiān)督聚類，通過微環(huán)境特征識別晚期DILI的概率為83.33%

該研究為針對AILI的靶向治療策略提供了新的見解，未來治療策略應該基于特定的細胞類型和關鍵代謝途徑。同時，通過將單細胞測序、空間轉錄組和DAOSLIMIT活體亞細胞長時程動態(tài)成像技術結合，這一研究為復雜病理生理微環(huán)境下哺乳動物多細胞間互作提供了一個全新的研究范式，有力證實了小鼠活體原位觀測免疫細胞行為是揭示復雜免疫過程和了解疾病發(fā)病機制的有效方法。

研究機制圖

同濟大學醫(yī)學院博士生陳帥、清華大學自動化系博士后盧志、上海交通大學醫(yī)學院博士生趙宇棟和同濟大學附屬同濟醫(yī)院夏璐醫(yī)師為該論文的共同第一作者，楊長青、中山大學附屬第七醫(yī)院王菲教授和同濟大學附屬同濟醫(yī)院消化內科李婧副教授為共同通訊作者。同濟大學附屬同濟醫(yī)院為論文的第一及通訊作者單位。該研究獲得國家自然科學基金重點項目（No.818201008006, U22A20275）、上海市衛(wèi)生健康委員會“展兩翼”重點學科建設項目（No. SHSLCZDZK06801）及上海市科委自然科學基金原創(chuàng)探索類項目（No.21ZR1481600）等的支持。

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網址: 附屬同濟醫(yī)院楊長青團隊：單細胞多組學聯(lián)合活體顯微成像 揭示藥物性肝損傷進程中的免疫代謝景觀 http://www.u1s5d6.cn/newsview1412749.html