用人源内皮细胞与同基因背景对照确认表型
乙醛脱氢酶 2（aldehyde dehydrogenase 2，ALDH2）的常见变异 ALDH2*2 会降低酶活性。斯坦福大学（Stanford University）团队利用人诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cell，iPSC）来源内皮细胞，研究这种遗传差异是否影响血管内皮功能，并寻找可改善细胞表型的药物。论文发表于 Science Translational Medicine。
研究使用来自 10 位年龄和性别匹配的东亚供者的 iPSC，其中野生型和 ALDH2*1/*2 杂合变异组各有 5 条细胞系。细胞来自斯坦福心血管研究所（Stanford Cardiovascular Institute）生物样本库。团队将这些细胞分化为内皮细胞，测量活性氧（reactive oxygen species，ROS）、一氧化氮（nitric oxide，NO）、单核细胞黏附及管状网络形成。
变异组的 ROS 和单核细胞黏附增加，NO 产生与管状网络形成能力降低；加入 5 mM 乙醇后，这些变化进一步加重。团队还修正了 3 条变异细胞系的 ALDH2*2，建立同基因背景对照。修正后的细胞酶活性及多项功能指标改善，使遗传背景与表型之间的关系得到更直接的检验。
同时比较氧化应激与一氧化氮，筛选候选药物
药物比较纳入 7 种获批药物和 ALDH2 激活剂 Alda-1。候选药物包括恩格列净（empagliflozin）、卡格列净（canagliflozin）和达格列净（dapagliflozin）等钠-葡萄糖共转运蛋白 2（sodium-glucose cotransporter 2，SGLT2）抑制剂，以及阿司匹林（aspirin）、二甲双胍（metformin）、非诺贝特（fenofibrate）和阿托伐他汀（atorvastatin）。Alda-1 用作阳性对照。
团队在细胞铺板后先加入候选药物，再加入乙醇，随后用荧光探针检测 ROS 和 NO。图 6 的比较覆盖 3 条独立 iPSC 细胞系，每组设 2 个技术重复；每种化合物比较 6 个水平，其中包含载体对照。细胞系数量和技术重复分别反映遗传来源与检测重复，药物效果按各自的浓度范围评价。
3 种 SGLT2 抑制剂均使变异组 ROS 随浓度增加而降低，同时提高 NO。阿司匹林和二甲双胍虽增加 NO，却也提高 ROS；非诺贝特和 Alda-1 需要较高浓度才明显降低 ROS。Alda-1 在同基因背景修正细胞中还使 NO 降低。不同指标的结果帮助团队区分候选化合物的有利作用与不利变化。
恩格列净在较低浓度下兼有降低 ROS 和增加 NO 的效果，因此被选作后续验证药物。在乙醇存在的条件下，5 μM 恩格列净改善变异细胞的 ROS、NO、单核细胞黏附和管状网络形成。它也降低修正对照细胞的单核细胞黏附，说明部分抗炎作用可出现在没有 ALDH2*2 的背景中。
酶活阴性结果促使研究转向 NHE1 相关机制
分子对接提示恩格列净可能进入 ALDH2 的 Alda-1 结合位点，但重组蛋白实验没有发现它增强野生型或杂合变异型 ALDH2 的酶活性。恩格列净也未能阻止 4-羟基-2-壬烯醛（4-hydroxy-2-nonenal，4-HNE）引起的 ALDH2 失活。细胞功能改善因此需要另寻机制解释。
团队在这些内皮细胞中未检测到 SGLT1 和 SGLT2 的转录信号，随后检查钠/氢交换蛋白 1（Na+/H+ exchanger 1，NHE1）。变异细胞的交换活性及胞内钠指标较高，恩格列净与 NHE1 抑制剂卡立泊来德（cariporide）均可降低这些指标、提高 NO 并降低 ROS。两药联用没有进一步改善 ROS 和 NO，支持它们可能影响同一功能环节。
蛋白检测显示，恩格列净和卡立泊来德处理后，AKT 激酶与内皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）的活化相关指标提高。作者据此提出 NHE1/AKT/eNOS 通路解释，并用计算对接补充分析。不过，恩格列净与 NHE1 的直接物理结合仍需要实验确认，功能比较和对接结果尚不能完成这一证明。
人体饮酒观察与小鼠药物实验补充细胞研究
论文还观察了 18 名健康志愿者饮酒前后的血管扩张反应：变异携带者饮酒后内皮功能下降，而基线时两种基因型之间没有观察到差异。这部分人体研究没有测试恩格列净。人源细胞中的基础表型与人体基线结果不同，作者认为可能与完整人体的稳态调节有关。
小鼠实验显示，恩格列净改善了携带对应变异的动物在乙醇暴露或糖尿病状态下的血管功能及重塑指标。人源细胞则用于比较候选药物和追查机制，具体药物实验主要采用 3 条细胞系。人体饮酒观察、供者细胞药筛和小鼠验证分别提供了不同层面的证据。
作者提出进一步开展临床试验，检验恩格列净能否改善 ALDH2*2 携带者的内皮功能及动脉粥样硬化。人体饮酒观察仅招募男性，女性仍需研究。论文还指出，卡立泊来德虽在细胞中显示有利作用，但既往冠状动脉疾病 III 期试验因死亡率增加而失败。