科學(xué)家首次解析人類與恒河猴視網(wǎng)膜衰老分子圖譜

近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)薛天課題組與北京師范大學(xué)、中科院生物物理研究所科學(xué)家合作，在國際上首次“畫出”人類與非人靈長類恒河猴視網(wǎng)膜衰老分子圖譜，發(fā)現(xiàn)人視網(wǎng)膜在衰老過程中的細胞組成改變及關(guān)鍵分子特征。成果在線發(fā)表于《國家科學(xué)評論》，為延緩視網(wǎng)膜衰老提供潛在干預(yù)靶標，為有效預(yù)防和治療年齡相關(guān)性視網(wǎng)膜疾病提供全新思路。

視覺是人和動物最重要的感知覺，至少有80%的外界信息經(jīng)由視覺系統(tǒng)接收、處理和感知。光線作用于視網(wǎng)膜中的感光細胞，這些細胞將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過多級神經(jīng)元傳遞，最后視覺信號通過視神經(jīng)傳輸?shù)酱竽X中，使得人和動物能夠感知外界物體的大小、明暗、顏色、動靜。然而，隨著年齡增長，視網(wǎng)膜功能會逐漸退化。因此，了解視網(wǎng)膜衰老進程中細胞組成及其內(nèi)在基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)變化，對治療和預(yù)防年齡性相關(guān)視網(wǎng)膜疾病有著不可忽視的推動作用。

中國科大聯(lián)合團隊共收集119520 個不同年齡段的人和恒河猴視網(wǎng)膜單細胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)。通過比較人和恒河猴視網(wǎng)膜細胞組成和區(qū)域性分子差異，研究人員發(fā)現(xiàn)原來界內(nèi)認為同質(zhì)化的視桿細胞，實際上可以分為兩類MYO9A 陽性和陰性細胞，這兩種細胞在人和恒河猴中組成比例有很大差異；對黃斑區(qū)和外周區(qū)視網(wǎng)膜進行對比，發(fā)現(xiàn)穆勒膠質(zhì)細胞與視椎細胞在黃斑區(qū)和外周區(qū)存在明顯的基因表達差異。

為了研究人類和恒河猴視網(wǎng)膜衰老過程中分子演變進程，研究人員對視網(wǎng)膜黃斑區(qū)和外周區(qū)的數(shù)據(jù)進行擬合，計算出兩個區(qū)域的衰老曲線。結(jié)果顯示，黃斑區(qū)衰老程度高于外周區(qū)，這與外周區(qū)穆勒膠質(zhì)細胞高表達具有神經(jīng)保護作用功能的基因相吻合；視桿細胞在衰老過程中損傷明顯，特別是MYO9A基因陰性的視桿細胞在衰老過程中更容易減少數(shù)量。研究人員還發(fā)現(xiàn)黃斑區(qū)特異富集的基因在衰老過程中表達量會顯著下降，外周區(qū)富集基因卻無明顯下降現(xiàn)象。最后，研究人員根據(jù)兩個物種的視網(wǎng)膜基因表達譜，構(gòu)建55 種視網(wǎng)膜疾病易感基因的表達圖譜，發(fā)現(xiàn)了這些基因表達的區(qū)域和細胞類型特異性。