Nature子刊：世界上首个人类和猪眼睛的单细胞图谱

Eye Atlas — 图:KLF7(红色)，可以加速视网膜神经节细胞(RGC)的生成，通常在视网膜TUJ1+神经元(绿色)标记的RGC层表达。实验室培养的RGCs可以替代受损RGCs，作为眼科疾病的潜在治疗方法。
资料来源:Pradeep Gautam， A*STAR

新加坡——来自新加坡科学、技术和研究局(A*STAR)分子和细胞生物学研究所(IMCB)的科学家们构建了世界上首个人类和猪眼睛的单细胞图谱。这使得他们能够通过不同的细胞类型创建与眼部疾病有关的基因的疾病图谱，以及控制单个眼部组织细胞专门化的关键开关。这项工作将有助于为人类眼病和与年龄相关的眼病提供新的见解，并有可能为眼病的再生医学和细胞替代疗法铺平道路。这项研究于2021年9月28日发表在领先的科学杂志《自然通讯》上。

研究团队由IMCB领导，由来自新加坡国立大学(NUS)、南洋理工大学(NTU)、新加坡眼科研究所(SERI)、梅奥诊所、西奈山伊坎医学院、墨尔本大学和深圳眼科医院的研究人员组成。

人的眼睛由不同的发育起源和功能角色的不同类型的细胞组成。为了利用单细胞RNA测序来破译这种细胞功能的多样性，研究小组对人类和猪的眼睛中超过50000个细胞进行了分类，并开发了这些眼睛的细胞图谱，通过它们的基因活动来区分单个细胞。

由于某些眼部疾病与人类基因的突变有关，绘制眼睛所有细胞类型的致病基因图谱可以帮助理解这些疾病是如何影响细胞类型的。一幅细胞表面蛋白质的图谱可以作为病毒进入人眼的受体，它可以揭示感染是如何通过人眼路径传播的。研究表明，参与SARS-CoV-2进入人体的主要细胞表面蛋白ACE2和TMPRSS2在眼结膜细胞中表达。不同的研究小组也报道了类似的观察结果，表明可能是眼部感染。

“通过信号分子与受体的相互作用观察眼部细胞的相互作用是很有趣的。这将帮助我们理解单个细胞是如何对损伤等外部因素做出反应的，”IMCB的博士学者、论文的共同第一作者普拉迪普?高塔姆表示。

青光眼等眼病是全球失明的主要原因，是由视网膜神经节细胞(RGCs)变性引起的。研究团队利用胚胎干细胞作为分化平台，在培养中生成了RGC祖细胞，并验证了开关KLF7可以加速RGC生成，为实验室培养RGCs替代受损RGCs作为潜在治疗手段提供了机会。

“这项研究铺平了道路创造成熟视网膜神经节细胞在实验室里,这可能是用于新方法的发展反向视力丧失所导致的视神经变性,包括青光眼,”乔纳森Loh Yuin-Han博士说,研究主管* *的IMCB和这项研究的首席研究员。

下一步，研究团队希望将RGCs用于患者的细胞治疗，并正在进一步工作，以验证来自klf7的RGCs用于临床前研究。随着对关键分子开关的理解和在培养中设计细胞类型的能力，实验室培养的细胞为治疗提供了一把钥匙。