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▎药明康德内容团队编辑
静脉畸形（venous malformations，简称VM）是由静脉内皮细胞（VEC）内的体细胞突变导致的最常见的血管畸形，发病率为万分之一到万分之二。静脉畸形的典型症状为血管结构异常、患病部位疼痛、肿胀和出血以及器官功能障碍。
目前常用的VM治疗方法包括硬化治疗和手术切除等，这些方式能有效控制疾病症状，但并不能彻底治愈VM。而针对VM的药物治疗方案仍有很大空白，美国FDA暂时没有批准用于治疗VM的药物，一个主要障碍是缺乏能复现疾病症状、成本可控且容易大规模复制的疾病模型。
由于致病体细胞突变通常是不可遗传的，因此传统的转基因动物育种方法并不适合VM研究。此外，利用腺相关病毒（AAV）等手段在小鼠模型中递送突变体的方式，虽能呈现血管畸形的表型，但也存在着成本高、稳定性低的缺点。因此，开发一种全新的血管畸形模型，对于血管畸形的病理机制研究和相关的药物开发有着重要意义。
11月21日，北京大学基础医学院血管稳态与重构全国重点实验室的王凯研究员和孔炜教授，与北京大学第三医院临床干细胞研究中心的王茜研究员以及北京大学国际癌症研究院的谢正伟研究员团队合作在Cell Stem Cell期刊上发表论文，开发了携带TIE2-L914F杂合突变的VM细胞模型，并且借助AI筛选揭示，FDA批准用于治疗白血病的药物博舒替尼（bosutinib）能有效地改善血管畸形的表型，具有临床治疗VM的应用潜力。
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体细胞的TIE2-L914F突变是VM中最常见的致病突变。TIE2是受体酪氨酸激酶亚家族成员，主要表达于内皮细胞，在血管生成、重塑、成熟和完整性方面发挥重要作用。由于携带该突变的VM衍生内皮细胞非常稀有，因此需要替代的模拟方案。
目前，模拟血管畸形最广泛使用的细胞模型是人脐静脉内皮细胞（HUVEC）突变体，但由于体外扩增会失去部分静脉特性、模型过表达产生的突变剂量多于患者体内的单个突变拷贝，HUVEC模型存在明显的失真问题。加上HUVEC增殖能力有限，这些因素都限制了模型的应用。
为更好地模拟静脉的特性，研究团队开发了一个稳健的静脉内皮（iVEC）分化方案。
在过往研究的基础上，研究者首先探索了iPSC向iVEC分化所需的配方，确定了方案中的主要成分包括血管内皮生长因子VEGFA、成纤维生长因子FGF2、NOTCH抑制剂DAPT和视黄酸，这种组合可以实现稳定且高效的静脉内皮分化。
此前的研究表明，细胞周期G1早期阶段有助于向静脉的分化，而最新研究确认，上述配方中的视黄酸能够促使细胞滞留在G1早期，因此促进了iPSC向iVEC的特异性分化。接下来，通过对比iVEC和动脉内皮（iAEC）的单细胞测序数据，作者首次揭示MEF2C基因可能促进静脉内皮的分化。在模型中过表达MEF2C基因后，静脉内皮细胞的比例有所提高。功能性验证实验也表明，iVEC具有静脉特征，包括一氧化氮生成水平低、剪切应力响应弱、招募免疫细胞能力增强等。在找到了向iVEC特异性分化的方案后，下一个目标是解决TIE2-L914F突变过表达的问题。为此，研究团队的方案是利用CRISPR-Cas9基因编辑技术，向iPSC中引入TIE2-L914F杂合突变。他们发现，突变的iVEC成功复现了VM的病理表型，包括F-肌动蛋白紊乱、增殖能力与抗凋亡能力增强、成管腔能力减弱，突变型VM中相应通路和基因表达水平的异常。研究进一步将突变型iVEC移植到小鼠肾包囊下，以此形成了畸形血管并产生显著的功能异常。▲研究示意图（图片来源：研究团队提供）
由此，研究团队建立起模拟静脉畸形的疾病模型，为VM的研究与药物开发提供了全新平台。在随后的研究中，作者借助AI工具，展示了该模型在VM药物筛选中的重要作用。基于深度学习的DLEPS方法和高通量药物筛选工具DRUG-Seq，团队推测博舒替尼是一种潜在的可用药物。作为一款酪氨酸激酶抑制剂，博舒替尼已经获美国FDA批准，用于一线治疗慢性期Ph+的慢性粒细胞白血病成人患者。在博舒替尼靶向的酪氨酸激酶中，有多个靶点与内皮细胞的分化或维持高度相关。在最新研究中，作者在给予突变组小鼠博舒替尼治疗后，小鼠的VM异常表型得到显著改善，分析表明博舒替尼能够抑制TIE2的磷酸化，恢复TIE2的表达，并通过减弱突变组小鼠内皮间质转化水平而抑制细胞增殖，进而缓解了TIE2-L914F突变导致的异常表型。综上，研究作者指出，该研究发现视黄酸RA介导的细胞G1期阻滞，能激活祖细胞向静脉内皮细胞转化所需的基因。此外，研究发现博舒替尼能够改善疾病表型，为血管畸形领域潜在药物研发和临床治疗靶点提供了更多的可能。北京大学基础医学院生理学与病理生理学系博士研究生潘子航和姚启扬为本文的共同第一作者，北京大学基础医学院生理学与病理生理学系的王凯研究员和孔炜教授、北京大学第三医院临床干细胞研究中心的王茜研究员和北京大学国际癌症研究院的谢正伟研究员为本文的共同通讯作者。值得一提的是，这项工作是王凯课题组近年来在“干细胞与血管类器官”方向上一系列工作的延续：（1）基于转录因子的无偏差筛选，发明了一种利用转录因子ETV2的瞬时激活定向诱导干细胞高效分化成血管内皮细胞的方案（Science Advances 2020）和利用转录因子NKX3.1的瞬时激活定向诱导干细胞分化成血管壁细胞的方案（Nature Communications 2024）。进一步利用动态生物反应器诱导干细胞自组装和分化形成动脉和静脉血管类器官，可以用于主动脉疾病、血管畸形和脑血管病的模拟 （Advanced Science 2024，Cell Stem Cell 2025）。（2）构筑基于三维仿生图形化多孔支架的血管化人工胰腺用于糖尿病的治疗 （ACS Appl. Mater. Interfaces 2024; Advanced Materials 2017; Biomaterials 2016， 2017）。课题组网站：https://www.x-mol.com/groups/kai_wang_pku 诚邀志趣相投的本科生、研究生和博士后的加盟。[1] Generation of iPSC-derived human venous endothelial cells for the modeling of vascular malformations and drug discovery. Cell Stem Cell (2024) DOI: https://doi.org/10.1016/j.stem.2024.10.015本文来自药明康德内容微信团队，欢迎转发到朋友圈，谢绝转载到其他平台。如有开设白名单需求，请在“学术经纬”公众号主页回复“转载”获取转载须知。其他合作需求，请联系wuxi_media@wuxiapptec.com。
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