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本研究由Hongyuan Xu、Yingxi Yang、Qiuxia Zhou、Ran Huo、Shaozhi Zhao、Yingfan Sun、Jie Wang、Qiheng He、Qifeng Yu、Jinyi Tang、Yuming Jiao、Jiguang Wang和Yong Cao等人共同完成。研究团队来自北京天坛医院神经外科、北京神经外科研究所、香港科技大学生命科学部、化学与生物工程系以及分子神经科学国家重点实验室等机构。该研究于2025年4月发表在《Stroke》期刊上，DOI为10.1161/strokeaha.124.049935。
脑部海绵状血管畸形（Cerebral Cavernous Malformations, CCMs）是一种主要在脑部发现的血管发育异常，影响约0.5%的人口。CCMs常导致出血、癫痫发作或其他神经系统后遗症。研究表明，约40%的散发性CCMs患者携带体细胞MAP3K3 I441M突变，且通常伴有PIK3CA的功能获得性突变。尽管已有研究报道了腺相关病毒（Adeno-Associated Virus, AAV）介导的突变过表达小鼠模型，但这些模型在模拟临床标本方面存在局限性，因为临床标本通常携带MAP3K3的单等位基因突变。因此，本研究旨在建立MAP3K3 I441M敲入小鼠模型，以更好地研究CCMs的病理机制和治疗策略。
研究分为以下几个步骤：
小鼠模型的构建：研究团队通过CRISPR/Cas9基因编辑技术，在C57BL/6J小鼠的MAP3K3基因中引入了I441M突变。为了在内皮细胞中特异性表达突变基因，他们将MAP3K3 I441M小鼠与Cdh5-CreERT2小鼠杂交，生成Cdh5-CreERT2; MAP3K3 I441M小鼠。随后，通过注射4-羟基他莫昔芬（4-OHT）诱导突变基因表达。
病变的检测与分析：使用磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）技术检测小鼠脑部的CCM样病变。同时，通过单细胞RNA测序（Single-Cell RNA Sequencing, scRNA-seq）和免疫荧光染色技术，研究突变的内皮细胞中的病理机制。
PI3K信号通路的激活：为了研究PI3K信号通路在病变进展中的作用，研究团队将MAP3K3 I441M小鼠与Ptenfl/fl小鼠杂交，生成MAP3K3 I441M; Ptenfl/fl小鼠。通过AAV-BR1-Cre方法诱导突变基因表达，并使用MRI和免疫荧光染色技术检测病变的进展。
药物治疗实验：研究团队使用mTOR（Mechanistic Target of Rapamycin）抑制剂雷帕霉素（Rapamycin）处理小鼠，观察其对病变的抑制作用。通过MRI和免疫荧光染色技术，评估雷帕霉素对病变数量和体积的影响。
内皮细胞MAP3K3 I441M突变小鼠的病变特征：研究发现，MAP3K3 I441M突变小鼠在出生后4周内即可出现与人类CCMs相似的异常病变。MRI检测显示，病变主要位于小脑，且病变数量和体积随时间逐渐增加。
PI3K信号通路的作用：研究证实，PI3K信号通路的激活显著促进了CCM样病变的进展。在MAP3K3 I441M; Ptenfl/fl小鼠中，病变数量和体积显著增加，且PI3K信号通路的下游分子p-AKT和p-S6的表达水平显著升高。
雷帕霉素的治疗效果：研究结果显示，雷帕霉素显著抑制了MAP3K3 I441M小鼠和MAP3K3 I441M; Ptenfl/fl小鼠中CCM样病变的形成。MRI检测显示，雷帕霉素处理组小鼠的病变数量和体积显著减少，且p-S6的表达水平显著降低。
本研究成功建立了MAP3K3 I441M敲入小鼠模型，证实了MAP3K3 I441M突变在幼年小鼠中足以诱导CCM样病变的形成。研究还发现，PI3K信号通路的激活在病变的进展中起到关键作用，而mTOR抑制剂雷帕霉素能够有效抑制病变的形成。这些发现为CCMs的病理机制研究和治疗策略开发提供了重要的实验依据。
本研究还通过单细胞RNA测序技术，深入分析了MAP3K3 I441M突变对内皮细胞的影响，发现突变显著促进了内皮细胞的凋亡。此外，研究团队还通过免疫荧光染色技术，验证了PI3K信号通路下游分子的表达变化，进一步支持了研究结论。
本研究通过建立新颖的小鼠模型，揭示了MAP3K3 I441M突变在CCMs中的病理机制，并验证了雷帕霉素的治疗潜力，为CCMs的病理研究和治疗策略开发提供了重要的实验依据。