单细胞转录组解析人晶状体上皮细胞异质性：干细胞/祖细胞鉴定与衰老相关功能研究

本研究通过单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术构建了人类晶状体上皮细胞(LECs)的转录组图谱，成功鉴定了包括短暂扩增细胞(TACs)和晶状体祖细胞样细胞(LPLCs)在内的6个亚群，揭示了ID1和TOP2A作为关键生物标志物的作用。研究人员发现多效生长因子(PTN)信号通路在晶状体稳态维持中的核心地位，并阐明了衰老过程中细胞间通讯减弱的分子机制，为年龄相关性白内障(ARCs)的发病机制提供了新见解。

　　

在眼科疾病领域，年龄相关性白内障(ARCs)始终是全球致盲的首要原因，影响着60-89岁人群中近半数个体的视觉健康。晶状体上皮细胞(LECs)作为维持晶状体透明度和生理功能的关键细胞群体，其稳态失衡被认为是白内障发生的重要病理基础。然而长期以来，关于晶状体上皮中是否存在干细胞/祖细胞群体这一根本性问题，科学界仍存在争议。传统标记物如SOX2的特异性不足，而³H-TdR标记技术又难以准确识别真正的干细胞群体，这种技术瓶颈严重制约了对晶状体再生机制和衰老相关变化的深入理解。

浙江大学医学院附属第二医院眼科中心的研究团队在《Stem Cell Research》发表的重要成果，通过单细胞转录组测序(scRNA-seq)技术绘制了人类晶状体上皮的单细胞分辨率图谱。研究采集了8对捐赠者（4例<65岁和4例≥65岁）的晶状体上皮样本，结合小鼠模型、人源晶状体类器官和兔晶状体再生模型等多体系验证，不仅成功鉴定了晶状体干细胞/祖细胞群体，还系统揭示了衰老过程中细胞分子特征的变化规律。

研究采用的核心技术包括：1）人捐赠晶状体上皮的单细胞RNA测序（56,717个细胞）；2）hESC来源晶状体类器官的时序转录组分析；3）兔晶状体再生模型的免疫荧光验证；4）CellChatDB细胞通讯网络分析；5）CytoTRACE分化轨迹重建。这些技术的整合应用为细胞亚群的精准鉴定提供了多维证据。

【研究结果】

细胞亚群鉴定与分化轨迹
通过UMAP降维分析，研究者将56,717个细胞划分为6个群体：4类LECs（早期eLECs、中期mLECs、晚期ILECs和TACs）、晶状体纤维细胞(LFCs)和免疫细胞(ICs)。其中TACs特异性高表达TOP2A、CENPF等细胞周期相关基因，免疫荧光证实其定位于晶状体赤道区。CytoTRACE分析构建了从LPLCs→TACs→mLECs→ILECs→LFCs的明确分化轨迹，首次在单细胞层面描绘了晶状体上皮的发育全景。

衰老相关的转录组变化
尽管衰老组（≥65岁）与非衰老组的细胞比例保持稳定，但差异基因表达分析发现433个上调基因（主要富集于线粒体功能）和652个下调基因（涉及细胞连接与骨架）。特别值得注意的是，衰老TACs的S期细胞比例显著降低，提示增殖活性减弱。在唯一伴有白内障的样本（71岁）中，eLECs比例异常降低，暗示干细胞耗竭可能与白内障发生相关。

干细胞/祖细胞特征解析
早期eLECs可进一步分为LPLCs和"其他细胞"两个亚群。LPLCs高表达ID1、CCND1等干性维持基因，在兔晶状体再生模型中，损伤边缘区ID1⁺细胞显著增多。研究者提出