单分子长读长测序揭示人类心力衰竭中的肌小节重构看，发表于2026年1月 本研究首次利用纳米孔长读长测序揭示，心力衰竭（无论缺血性或非缺血性病因）会导致心肌肌小节发生广泛的异构体重构，其中TPM3基因及其编码的Tpm3.12异构体显著上调，且该异构体对钙离子更敏感，可能参与调节衰竭心脏的收缩功能。 值得关注的是，越来越多研究团队在疾病机制探索中引入三代测序——这一技术不仅能突破二代测序的局限、带来全新发现，更意味着研究者往往只需少量样本和基础验证，即可产出高影响力成果，本研究正是这一策略的典型代表。
研究背景
心力衰竭（HF）是多种心脏疾病的终末阶段，其中心肌细胞中的肌小节（sarcomere）是收缩功能的核心。肌小节蛋白由多基因家族编码，并通过可变剪接产生大量异构体（isoforms），这些异构体的精细调控对维持心脏功能至关重要。剪接因子（如RBM20、SLM2）的异常可导致心肌病。然而，传统短读长测序无法准确区分高度相似的异构体，限制了我们对心力衰竭中异构体动态变化的理解。本研究首次应用纳米孔长读长测序，系统绘制了非衰竭心脏、扩张型心肌病（DCM）和缺血性心肌病（ICM）患者的左心室全长转录组图谱。
技术路线
● 样本：13例非衰竭对照、10例DCM、10例ICM的左心室组织。 ●技术：Nanopore长读长cDNA测序，结合FLAMES、SQANTI3、DESeq2等生物信息学工具进行转录本鉴定、分类和差异表达分析。 ● 功能验证：通过体外运动性实验测定不同原肌球蛋白异构体对钙离子的敏感性。
研究发现
基因表达差异 差异基因表达（HF vs CTRL；DCM vs ICM） 与对照相比，心力衰竭（DCM+ICM）患者共有872个基因显著上调，2224个显著下调。最上调的基因包括NPPA（心衰标志物），最下调的包括PDIA5、ADAMTS4等。而DCM与ICM之间无显著差异基因，提示终末期心力衰竭的转录组趋同。
长读长测序发现数千新剪接事件 长读长测序揭示的新型剪接事件统计 SQANTI3分类及转录本长度分布
共检测到78,520条转录本，其中31%为新型异构体。新异构体多为长转录本，且富含多外显子结构。剪接事件类型包括跳过的外显子（SE）、可变首外显子（AF）等，新异构体与已知异构体的剪接模式相似。
心力衰竭中差异表达的转录本 差异转录本、ACTC1/MYBPC3新异构体及肌小节基因变化概览
在DCM vs CTRL中，2468个转录本上调，4505个下调；ICM vs CTRL中，1749个上调，3592个下调。但DCM与ICM之间仍无显著差异。通路富集分析显示，上调的异构体富集于心肌病、能量代谢等通路。
原肌球蛋白3（TPM3）在心力衰竭中显著上调 TPM1与TPM3在心力衰竭中的表达变化及结构对比 TPM3异构体比例变化、表达箱线图、蛋白质组学验证及RNA-蛋白关联
健康心脏中，TPM1是主要原肌球蛋白基因，TPM3表达较低。但在心力衰竭中，TPM3-224（编码Tpm3.12）和TPM3-210（编码Tpm3.13）显著上调，表达水平接近TPM1-207（Tpm1.1）。蛋白质组学荟萃分析证实TPM3蛋白水平在心力衰竭中升高26%，而TPM1无显著变化。RNA与蛋白的相关性分析显示TPM3处于“一致上调”区域。
Tpm3.12对钙离子的敏感性高于Tpm1.1 Tpm1.1与Tpm3.12的钙敏感性功能实验 体外运动性实验显示，Tpm3.12（TPM3-224）的半最大速度钙离子浓度（pCa50=6.6）高于Tpm1.1（pCa50=6.3），表明其对钙离子更敏感。这可能导致心力衰竭中收缩特性的改变。
总结
● 心力衰竭（无论病因）导致广泛的肌小节异构体重构，且转录组趋同。 ● TPM3基因从低表达状态显著上调，其编码的Tpm3.12异构体对钙离子更敏感，可能参与心力衰竭的收缩功能调节。 ● 本研究为理解心力衰竭的分子机制提供了新视角，并强调了异构体特异性治疗的重要性。
参考文献： Haas, Jan et al. “Sarcomeric remodelling in human heart failure unraveled by single molecule long read sequencing.” EMBO molecular medicine vol. 18,2 (2026): 824-845.