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主动脉夹层(aortic dissection,AD)是指主动脉内膜破口,血液渗入主动脉中层,形成夹层血肿,病变沿主动脉壁延伸的一种心血管系统疾病。AD临床表现多变且隐匿,一旦破裂出血,死亡率极高,严重危害生命安全。尤其是Stanford A型夹层,约半数患者在发病后48小时内死亡;死亡率在起初48小时以每小时1～2%的速度递增[1]。影像学和腔内技术的发展使该疾病的诊断和治疗技术水平得到了相当大的提高,但患者仍然面临很高的死亡风险。干细胞移植为许多终末期疾病提供了新的思路。干细胞按分化程度可以分为胚胎干细胞和成体干细胞。胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESCs)因存在难以解决的伦理问题,其研究和应用受到限制。因此成体干细胞成为研究热点。其中,间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)不存在伦理问题,来源广泛、无免疫源性等,这些良好特性使其被广泛用于修复医学和再生医学,在各类疾病的治疗中显现出潜在应用价值。当组织受损时,MSCs会募集到受损区域,参与组织修复或取代受损组织[2,3],这一特点被成为归巢、迁移或者募集。目前多项动物研究已证实,干细胞移植可降低AD的发病,或稳定已有的主动脉夹层[4-9]。本课题组对临床组织样本的研究也发现类似现象:AD患者的撕开动脉中膜存在大量的干细胞聚集[10]。之后我们应用microRNA芯片技术和蛋白质组学技术,分别获得了病变动脉中差异基因/蛋白表达谱,并进行了验证,发现一些可能在AD发病中起作用的基因和分子,如细胞外超氧化物岐化酶、热休克蛋白27[11-13]。当主动脉在各类破坏因素的作用下形成动脉瘤或撕裂形成主动脉夹层时,机体会开始进行自我修复,试图重建血管壁稳态。目前的研究已观察到MSCs对AD发病的保护作用,但MSCs究竟是是通过何种途径、何种机制参与到AD的“破坏-修复”过程,目前仍不清楚。了解该病的具体发病机制,有助于早期诊断和治疗,并为新的治疗方法提供思路。为了弄清MSCs对AD发病的具体作用机制,我们进行了转录组测序(transcriptome sequencing),即 RNA-seq。通过 RNA-seq,我们获得了 AD 疾病组MSCs(AD-MSCs)和对照组MSCs(HD-MSCs)的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)。该差异表达谱揭示了 MSCs在疾病发病时MSCs中上调和下调的基因。根据p值和差异表达倍数,我们挑选了 9个差异“最显著”的DEGs对RNA-seq结果进行了荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)验证。结果显示,qRT-PCR和RNA-seq结果趋势是一致的。对qRT-PCR结果的聚类分析发现,这9个差异基因组成的“疾病表达谱”还可区分疾病组和对照组。此外,对差异基因的KEGG和GO分析揭示了两组差异通路和DEGs功能富集的情况。RNA-seq结果为进一步的分子生物学研究提供了重要的信息。之后我们根据已发表的文献,结合p值和差异倍数(foldchange,FC),从众多差异基因中挑选了相关性最高的基因NCAM1进行了细胞功能验证实验。发现过表达NCAM1基因能增强MSCs的迁移能力,此外,过表达NCAM1基因的MSC能增加血管平滑肌细胞(smooth muscle cells,SMCs)弹性蛋白(elastin)的分量;而弹性蛋白是主动脉血管壁的重要组份。因此我们认为,NCAM1基因可能通过增强MSCs的迁移能力和促进SMC分泌弹性蛋白,对疾病起保护作用;疾病组MSCs中NCAM1基因表达量下降,该保护作用降低,这跟疾病发生有关。