2026年8月20日,中国科学院分子细胞科学卓越创新中心周斌研究团队与合作者相继在Cell和Science发表两项血管生物学研究。两项研究分别回应了"心肌梗死后新生侧支动脉从何而来"与"骨骼中是否存在淋巴管"两个基础科学问题,展示了遗传谱系示踪技术在血管研究中的关键价值。Cell题为Lymphatic vessels invade bone in disease but are absent in health and regeneration,Science题为Tracing the origins of de novo coronary collateral formation in cardiac repair。
南模生物为Science研究构建了7个小鼠品系:Myh11-mGFP、Apln-LSL-Dre、Kdr-CreER、Cx40-IR、Cx40-IR-DTR、Cx40-DreER、H11-ntdT,为Cell研究构建了疾病模型小鼠(R26-Pik3ca-tdT),并参与了部分研究工作。
Science:新生冠状动脉侧支主要来源于毛细血管"动脉化"
血管系统由动脉、毛细血管、静脉和淋巴管组成,是维持组织供血与体液平衡的基础。理解血管在损伤后的重塑机制,对心血管疾病治疗和组织再生研究具有重要意义。然而,追踪特定血管细胞的来源与命运,长期依赖遗传谱系示踪技术。传统方法多采用单一重组酶系统(如Cre-loxP),受限于标记物特异性不足或诱导剂残留效应,结果解读易受干扰。周斌团队长期致力于发展双重组酶介导的交叉遗传学(Cre-loxP与Dre-rox)等新型示踪技术,此次两项研究正是该技术体系的代表性应用。

冠状动脉疾病是导致死亡的主要原因之一。冠状动脉堵塞后,下游心肌因缺血缺氧发生心肌梗死。临床上常采用支架植入或冠脉搭桥恢复血流,但这些方式具有侵入性,并存在再狭窄等风险,因此如何调动机体自身的血管再生能力、实现缺血组织的自然再灌注,是心血管领域关注的重要问题。冠状动脉侧支动脉如同心脏的天然"旁路",能在堵塞时绕过病变部位为缺血心肌供血,与更好的临床预后相关。
以往观点认为,新生侧支动脉由既有动脉的内皮细胞"重新组装"而来,该结论主要基于Cx40-CreER谱系示踪系统。然而,此研究通过构建细胞接触触发的synNotch遗传示踪系统和双重组酶交叉系统,发现传统示踪工具存在标记特异性和他莫昔芬残留的局限,并证实新生侧支动脉主要来源于毛细血管内皮细胞,通过"动脉化"获得动脉的结构与功能,仅有较少部分来自既有动脉。
在机制层面,研究团队鉴定出VEGF-A-YY1-SETD1A-H3K4me3-HES1信号轴:血管内皮生长因子VEGF-A激活转录因子YY1,YY1招募组蛋白甲基转移酶SETD1A,促进H3K4me3修饰,进而上调动脉调控因子HES1,驱动毛细血管向动脉的转变。动物实验中,通过修饰mRNA瞬时递送Vegfa可显著促进功能性侧支动脉形成,改善缺血心肌灌注、减少瘢痕并改善心脏功能,为缺血性心脏病的治疗提供了新的思路。该研究重新定义了冠状动脉侧支形成的细胞来源,对理解心脏自我修复能力具有重要意义。
Cell:骨骼中是否存在淋巴管,一项Matters Arising研究给出新证据
淋巴管承担组织液回收和免疫监视功能,广泛分布于皮肤、心脏、肺、肠道等器官。骨骼中是否存在淋巴管,是血管生物学领域长期争论的问题。传统观点认为健康骨骼缺乏淋巴管,但2023年发表的一项Cell研究基于LYVE1、PDPN、PROX1等淋巴管标志物的免疫染色和光片成像,提出正常骨骼中存在淋巴管并可支持损伤后骨与造血再生。

由于上述标志物并非淋巴管内皮细胞(LEC)所独有,LYVE1也表达于巨噬细胞等免疫细胞,PDPN可表达于骨髓基质细胞,PROX1则广泛表达于神经元、心肌细胞、肝细胞等非内皮细胞谱系,仅凭单一标志物难以准确识别骨内淋巴管。针对这一问题,周斌团队与德国马克斯·普朗克分子生物医学研究所Ralf H. Adams团队合作,构建了双重组酶介导的淋巴管内皮细胞特异性示踪系统LEC-iCre(Cdh5-Dre;Prox1-RSR-CreER),实现对LEC的高特异标记。
利用该系统,研究团队发现:生理稳态下,LEC仅分布于骨膜纤维层和周围结缔组织,皮质骨、骨髓等骨内结构中不存在淋巴管;辐照损伤和骨折后的骨再生过程中,淋巴管虽在骨膜和骨痂中显著扩增,但始终未侵入骨组织。与此形成对比的是,在模拟广泛性淋巴管异常(GLA)和Gorham-Stout病(GSD)的小鼠模型中,增生的LEC可突破骨膜并侵入骨组织。这一结果澄清了"骨骼中是否存在淋巴管"的争议,表明骨内淋巴管的出现具有病理依赖性,并为GLA/GSD等罕见淋巴管疾病的发病机制提供了新的证据。
南模生物:定制小鼠助力两项研究
遗传谱系示踪研究的开展高度依赖精准的基因修饰小鼠品系。在此次两项研究中,南模生物为Science研究构建了Myh11-mGFP、Apln-LSL-Dre、Kdr-CreER、Cx40-IR、Cx40-IR-DTR、Cx40-DreER和H11-ntdT共7个小鼠品系,为Cell研究构建了R26-Pik3ca-tdT疾病模型小鼠,并作为作者单位之一参与研究。这些工具鼠涉及synNotch细胞接触示踪、双重组酶交叉遗传等前沿技术路线,为精准解析血管细胞命运提供了关键模型支撑。
相关阅读
Cell | 周斌团队建立体内细胞衰老的谱系示踪及功能研究技术
Circulation | 南模生物助力揭示平滑肌细胞对主动脉疾病的起源依赖性易感性
想搞懂谱系示踪课题设计,收藏这一篇就够了
关于我们
上海南方模式生物科技股份有限公司(Shanghai Model Organisms Center, Inc.,简称"南模生物"),成立于2000年9月,是一家上交所科创板上市高科技生物公司(股票代码:688265),始终以编辑基因、解码生命为己任,专注于模式生物领域,打造了以基因修饰动物模型研发为核心,涵盖多物种模型构建、饲养繁育、表型分析、药物临床前评价等多个技术平台,致力于为全球高校、科研院所、制药企业等客户提供全方位、一体化的基因修饰动物模型产品解决方案。