單細胞轉錄組學揭示青光眼治療的全新靶點

青光眼作為導致人類失明的三大致盲眼病之一，屬于神經(jīng)退行性疾病，會導致眼壓升高，損害視神經(jīng)并導致失明，全球范圍內(nèi)有超過6000萬人遭受其困擾。然而由于發(fā)病隱匿，早期自覺癥狀不明顯，所以不易引起患者的警覺。目前的療法主要采用前列腺素類似物和β受體阻滯劑與滴眼劑一起使用，該療法通過降低眼內(nèi)壓 (IOP)，從而減緩了疾病進展。但這些治療并不是對每個患者都有效，因此我們需要尋求更新、更好的治療方法。

本期推送為大家?guī)�來的是一項來自西北大學范伯格醫(yī)學院研究助理教授Benjamin Thomson博士團隊的研究。在該研究中，青光眼小鼠模型的單細胞轉錄組學分析用于識別可能參與疾病進展的不同細胞群和關鍵信號通路，為青光眼治療提供新的靶點。

在健康的眼睛中，房水能夠持續(xù)為眼睛提供營養(yǎng)，并不斷補充，然后通過組織和細胞網(wǎng)絡排出。小梁網(wǎng) (TM) 是位于角膜底部附近的組織，可將眼液引流到施萊姆氏管 (SC) 中。當TM處流出物受阻時，液體會積聚并增加眼壓，可能會導致視神經(jīng)受損和視力喪失。

雖然大多數(shù)類型的青光眼發(fā)生在40歲以上的成年人中，但原發(fā)性先天性青光眼 (PCG) 會影響出生至3歲的兒童，并且是由小梁網(wǎng)和施萊氏姆管的發(fā)育缺陷驅動的。TEK（內(nèi)皮細胞激酶）或其主要配體ANGPT1（血管生成素1）的功能喪失變異體與兒童原發(fā)性先天性青光眼有關^[1]，而ANGPT1與成人原發(fā)性開角型青光眼有關^[2]。

通過ANGPT1和SVEP1（淋巴發(fā)育和瓣膜形成所必需的蛋白質）的TM-SC信號傳導對于施萊姆氏管的發(fā)育和眼內(nèi)壓的穩(wěn)態(tài)很重要^[3]，但許多其他尚未描述的途徑也參與了這種信號調(diào)節(jié)。為探索可能對調(diào)節(jié)液體流出重要的其他途徑，從而為治療青光眼提供額外的治療靶點，研究人員對野生型和青光眼Angpt1缺陷眼進行了單細胞轉錄組分析（使用Angpt1-敲除小鼠模型）。確定了TM和SC特異性分子和信號網(wǎng)絡，這些分子和信號網(wǎng)絡提供了TM-SC串擾對于調(diào)節(jié)IOP穩(wěn)態(tài)至關重要的證據(jù)^[4]。

單細胞RNA測序鑒定出施萊姆氏管內(nèi)皮細胞

// 單細胞數(shù)據(jù)為理解TM-SC串擾提供了線索

功能分析表明不僅神經(jīng)嵴衍生的細胞（包括小梁網(wǎng)細胞）表達Angpt1，而且從TM中刪除Angpt1或Svep1會導致施萊姆氏管嚴重缺陷小鼠的原發(fā)性先天性青光眼。從轉錄組數(shù)據(jù)中確定了25種不同的細胞類型，并表明在對照和Angpt1缺陷樣品中都存在相似的細胞群。鑒定了11組TM細胞，并且正如預期的那樣，在Angpt1缺陷樣品中觀察到很少或沒有表達Angpt1的細胞。確定了四種內(nèi)皮細胞群，其中SC內(nèi)皮細胞表達了將它們與淋巴管內(nèi)皮細胞區(qū)分開來的特定標記。雖然SC內(nèi)皮細胞可能與淋巴表型有相似之處，但觀察到它們的轉錄組與血管內(nèi)皮細胞更密切相關。此外，與對照組相比，在Angpt1缺陷小鼠中發(fā)現(xiàn)的SC內(nèi)皮細胞非常少。

// TM-SC串擾和ANGPT-TEK通路是治療青光眼的潛在靶點

研究將細胞類型標記物與精心挑選的青光眼相關基因列表進行比較以尋找新的靶點，從而能夠識別施萊姆氏管內(nèi)皮細胞中的21個基因，包括Cav1、Cav2、Tgfbr3、Foxc1、Tek、Flt1、Kdr和Flt4，以及小梁網(wǎng)細胞簇中的30個基因，包括Foxc1、Myoc、Angpt1、Svep1和Vegfa。

功能研究表明，ANGPT1模擬物可以刺激野生型和Angpt1缺陷小鼠的SC發(fā)育，并降低健康成年小鼠的眼壓，從而使靶向整個通路（而不僅僅是單個基因）成為可能。總之，這項研究的結果表明，有大量潛在的新型青光眼治療信號分子，它們調(diào)節(jié)著眼睛流出通路的發(fā)育和功能，可用于改善降低眼壓的治療。

參考文獻

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[2] MacGregor S, et al. Genome-wideassociation study of intraocular pressure uncovers new pathways to glaucoma.Nat Genet 50: 1067–1071 (2018). doi: 10.1038/s41588-018-0176-y.

[3] Bartlett CS, Jeansson M &Quaggin SE. Vascular growth factors and glomerular disease. Annu Rev Physiol78: 437–461 (2016). doi: 10.1146/annurev-physiol-021115-105412.

[4] Thomson BR, et al. Cellularcrosstalk regulates the aqueous humor outflow pathway and provides new targetsfor glaucoma therapies. Nat Commun 12: 6072 (2021). doi: 10.1038/s41467-021-26346-0.