在冠狀動脈疾病（coronary artery disease, CAD）中，最嚴重的后果包括動脈粥樣硬化破裂產生血栓并導致心肌梗塞。與“穩定的”冠狀動脈病變相比，那些易損傷的斑塊特征包括：大量壞死的脂質核心和一層薄的“纖維帽”。在動脈粥樣硬化中，來自血管壁的平滑肌細胞（smooth muscle cells， SMCs）在某些應激條件下發生去分化、增殖、遷移等“轉化”并對“纖維帽”和壞死核心都有促進作用。而這種“轉化”過程中，SMCs轉變為兩種不同的表型：一是促炎、功能異常的巨噬細胞樣細胞，特征為巨噬細胞相關標志Lgals3的表達上調。二是能產生細胞外基質的“合成型”平滑肌細胞，能促進“纖維帽”和反正血栓和心肌梗塞。雖然關于平滑肌細胞“轉化”的機制仍不清楚，但越來越多的動物模型實驗證實了它在動脈粥樣硬化斑塊形成過程中的重要作用。有研究表明約斑塊中30%為SMCs，但這些細胞的表型和功能還遠未研究清楚。

   TCF21是CAD相關基因中的一個轉錄因子。TCF21是心肌成纖維細胞發育所必需的，但發育為冠狀動脈SMCs后，其表達是下調的。在動脈粥樣硬化損傷處，TCF21在許多細胞中均大量表達。但其中仍有一些基本的問題沒有解答：在病變過程中，那些細胞類型表達HCF21；TCF21對這些細胞有何影響；TCF21如何影響這一疾病？在最近的Nature Medicine雜志上（doi: 10.1038/s41591-019-0512-5.），作者以單細胞測序技術為基礎對這些問題進行了深入研究。

                                                 圖1 小鼠實驗設計模式圖
  首先來介紹一下作者設計的動物實驗模型。tamoxifen誘導的基于SMCs特異性的Myh11啟動子調節Cre重組酶的特異性表達，同時該小鼠轉入了Cre調節表達tandem dimer Tomato（tdT，紅色熒光蛋白報告基因）系統進行追蹤，其遺傳背景為apoe^-/-小鼠。在高脂飼料喂養前，tamoxifen處理后，所有SMCs均被熒光標記。在高脂喂養8周和16周后，作者通過流式分選主動脈根部斑塊tdT陽性和陰性的細胞分別進行10x Chromium單細胞測序。分析結果如圖2所示。在高脂喂養后，modulated SMC細胞數逐漸增多；而且SMC分為兩個類群：SMC1和SMC2。成纖維細胞中，TCF21表達量最高，而且在疾病進程中表達量逐漸下降。

                                        圖2 小鼠主動脈根部粥樣硬化斑轉錄組特征及TCF21的表達特征

   為了研究TCF21在SMC“轉化”過程中的作用，作者在上述小鼠模中進一步特異性敲除SMC中TCF21基因后，再次進行了單細胞測序分析。分析結果發現TCF21敲除后SMC“轉化”（fibromyocyte）細胞數量顯著下降。結果如圖3所示。

                                              圖3 TCF21敲除后顯著抑制SMC modulation
 
   最后，作者在臨床樣品中也得到相同結論，并發現TCF21表達下降與冠狀動脈疾病風險上升相關聯。

                                          圖4 TCF21表達的減少與冠狀動脈疾病風險的增加有關