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主要作者与机构

该研究的主要作者包括Zihang Pan（潘子航）、Qiyang Yao（姚启扬）、Weijing Kong（孔维静）等，研究团队来自北京大学第三医院、南京医科大学儿童医院、中国中医科学院等多个机构。研究于2025年2月6日发表在期刊《Cell Stem Cell》上。

学术背景

研究的主要科学领域是血管生物学和干细胞技术。静脉畸形（venous malformations, VMs）是一种常见的血管异常，通常由静脉内皮细胞（venous endothelial cells, VECs）中的体细胞突变引起。目前缺乏有效的疾病模型，阻碍了药物研发。该研究旨在通过诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells, iPSCs）生成具有TIE2突变的静脉内皮细胞，以在体外和体内模拟静脉畸形，并结合深度学习和药物筛选技术，寻找潜在的治疗药物。

研究流程

研究分为以下几个主要步骤：

1. 静脉内皮细胞的分化
   研究团队通过调控细胞周期和视黄酸信号通路，开发了一种从iPSCs生成静脉内皮细胞（induced venous endothelial cells, IVECs）的稳健方法。具体步骤包括：首先通过CHIR99021诱导干细胞分化为侧板中胚层，随后通过添加不同浓度的成纤维细胞生长因子2（FGF2）和Notch信号抑制剂，优化分化条件。最终，研究团队确定了一种包含VEGFA、FGF2、DAPT和视黄酸（RA）的鸡尾酒配方，能够高效地将iPSCs分化为IVECs。

2. TIE2突变的引入
   研究团队使用CRISPR-Cas9技术，在iPSCs中引入了TIE2基因的L914F突变，生成了杂合突变的IVECs。这些突变的IVECs在移植到小鼠体内后，能够形成扩张的血管，再现了静脉畸形的表型特征。

3. 深度学习和药物筛选
   研究团队结合深度神经网络和高通量数字RNA测序（drug-seq）技术，筛选了能够逆转静脉畸形表型的小分子药物。通过深度学习系统（DLEPS）和药物诱导的转录组分析，研究团队发现博舒替尼（bosutinib）能够有效逆转静脉畸形的表型。

4. 体内验证
   研究团队将突变的IVECs注射到免疫缺陷小鼠的肾包膜下，观察到突变IVECs形成了扩张的血管，并伴有异常的血管生成和胶原沉积，再现了静脉畸形的病理特征。博舒替尼治疗显著改善了这些病理变化，证明了其治疗潜力。

主要结果

1. 静脉内皮细胞的分化
   研究团队成功开发了一种高效的分化方法，能够将iPSCs分化为具有静脉特征的IVECs。分化效率高达90%，并且分化后的细胞表达静脉特异性标志物（如NR2F2、EPHB4等）。

2. TIE2突变的表型
   突变的IVECs在体外和体内均表现出静脉畸形的特征，包括血管扩张、异常血管生成和细胞增殖增加。这些表型与患者的静脉畸形病变高度相似。

3. 药物筛选与验证
   通过深度学习和药物筛选，研究团队发现博舒替尼能够逆转静脉畸形的表型。博舒替尼通过抑制内皮-间质转化（endothelial-to-mesenchymal transition, EndoMT）和TIE2/AKT/mTORC信号通路，恢复了血管的正常功能。

4. 体内模型
   突变的IVECs在移植到小鼠体内后，形成了扩张的血管，并伴有异常的血管生成和胶原沉积。博舒替尼治疗显著改善了这些病理变化，证明了其治疗潜力。

结论

该研究通过结合干细胞技术、基因组编辑和深度学习，成功建立了静脉畸形的疾病模型，并筛选出了博舒替尼作为潜在的治疗药物。该研究不仅为静脉畸形的病理机制提供了新的见解，还为药物研发提供了新的平台。

研究亮点

1. 新颖的分化方法：研究团队开发了一种高效的IVECs分化方法，能够将iPSCs分化为具有静脉特征的细胞。
2. TIE2突变的模型：通过引入TIE2突变，研究团队成功在体外和体内模拟了静脉畸形的表型。
3. 深度学习与药物筛选：结合深度学习和药物筛选技术，研究团队发现了博舒替尼作为潜在的治疗药物。
4. 体内验证：突变的IVECs在移植到小鼠体内后，再现了静脉畸形的病理特征，并验证了博舒替尼的治疗效果。

其他有价值的内容

研究团队还详细分析了静脉内皮细胞和动脉内皮细胞在分化过程中的转录组差异，揭示了血管发育的复杂调控网络。这些数据为理解血管异质性和血管疾病的发病机制提供了重要的参考。

该研究通过多学科交叉的方法，成功建立了静脉畸形的疾病模型，并筛选出了潜在的治疗药物，具有重要的科学和应用价值。