单细胞转录组学揭示青光眼治疗的全新靶点
青光眼作为导致人类失明的三大致盲眼病之一，属于神经退行性疾病，会导致眼压升高，损害视神经并导致失明，全球范围内有超过6000万人遭受其困扰。然而由于发病隐匿，早期自觉症状不明显，所以不易引起患者的警觉。目前的疗法主要采用前列腺素类似物和β受体阻滞剂与滴眼剂一起使用，该疗法通过降低眼内压 (IOP)，从而减缓了疾病进展。但这些治疗并不是对每个患者都有效，因此我们需要寻求更新、更好的治疗方法。
本期推送为大家带来的是一项来自西北大学范伯格医学院研究助理教授Benjamin Thomson博士团队的研究。在该研究中，青光眼小鼠模型的单细胞转录组学分析用于识别可能参与疾病进展的不同细胞群和关键信号通路，为青光眼治疗提供新的靶点。
在健康的眼睛中，房水能够持续为眼睛提供营养，并不断补充，然后通过组织和细胞网络排出。小梁网 (TM) 是位于角膜底部附近的组织，可将眼液引流到施莱姆氏管 (SC) 中。当TM处流出物受阻时，液体会积聚并增加眼压，可能会导致视神经受损和视力丧失。
虽然大多数类型的青光眼发生在40岁以上的成年人中，但原发性先天性青光眼 (PCG) 会影响出生至3岁的儿童，并且是由小梁网和施莱氏姆管的发育缺陷驱动的。TEK（内皮细胞激酶）或其主要配体ANGPT1（血管生成素1）的功能丧失变异体与儿童原发性先天性青光眼有关[1]，而ANGPT1与成人原发性开角型青光眼有关[2]。
通过ANGPT1和SVEP1（淋巴发育和瓣膜形成所必需的蛋白质）的TM-SC信号传导对于施莱姆氏管的发育和眼内压的稳态很重要[3]，但许多其他尚未描述的途径也参与了这种信号调节。为探索可能对调节液体流出重要的其他途径，从而为治疗青光眼提供额外的治疗靶点，研究人员对野生型和青光眼Angpt1缺陷眼进行了单细胞转录组分析（使用Angpt1-敲除小鼠模型）。确定了TM和SC特异性分子和信号网络，这些分子和信号网络提供了TM-SC串扰对于调节IOP稳态至关重要的证据[4]。
单细胞RNA测序鉴定出施莱姆氏管内皮细胞
// 单细胞数据为理解TM-SC串扰提供了线索
功能分析表明不仅神经嵴衍生的细胞（包括小梁网细胞）表达Angpt1，而且从TM中删除Angpt1或Svep1会导致施莱姆氏管严重缺陷小鼠的原发性先天性青光眼。从转录组数据中确定了25种不同的细胞类型，并表明在对照和Angpt1缺陷样品中都存在相似的细胞群。鉴定了11组TM细胞，并且正如预期的那样，在Angpt1缺陷样品中观察到很少或没有表达Angpt1的细胞。确定了四种内皮细胞群，其中SC内皮细胞表达了将它们与淋巴管内皮细胞区分开来的特定标记。虽然SC内皮细胞可能与淋巴表型有相似之处，但观察到它们的转录组与血管内皮细胞更密切相关。此外，与对照组相比，在Angpt1缺陷小鼠中发现的SC内皮细胞非常少。
// TM-SC串扰和ANGPT-TEK通路是治疗青光眼的潜在靶点
研究将细胞类型标记物与精心挑选的青光眼相关基因列表进行比较以寻找新的靶点，从而能够识别施莱姆氏管内皮细胞中的21个基因，包括Cav1、Cav2、Tgfbr3、Foxc1、Tek、Flt1、Kdr和Flt4，以及小梁网细胞簇中的30个基因，包括Foxc1、Myoc、Angpt1、Svep1和Vegfa。
功能研究表明，ANGPT1模拟物可以刺激野生型和Angpt1缺陷小鼠的SC发育，并降低健康成年小鼠的眼压，从而使靶向整个通路（而不仅仅是单个基因）成为可能。总之，这项研究的结果表明，有大量潜在的新型青光眼治疗信号分子，它们调节着眼睛流出通路的发育和功能，可用于改善降低眼压的治疗。
参考文献
[1] Thomson BR, et al.Angiopoietin-1 is required for Schlemm’s canal development in mice and humans.J Clin Invest 127: 4421–4436 (2017). doi: 10.1172/JCI95545.
[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.
