TGFβ信号通路调控视网膜变性严重程度：单细胞转录组揭示光损伤模型中 photoreceptors 的分子机制

本研究针对视网膜变性(RD)导致不可逆视力丧失的临床难题，通过光损伤小鼠模型结合单细胞RNA测序技术，首次揭示了TGFβ信号通路和RNA诱导沉默复合体(RISC)在photoreceptor细胞死亡中的关键调控作用。研究人员发现不同损伤程度的rod细胞亚群存在显著转录异质性，其中cluster 5代表最严重损伤阶段，其特异性高表达Egr1和Malat1等应激相关基因。该研究为AMD（年龄相关性黄斑变性）和RP（视网膜色素变性）等疾病的治疗靶点开发提供了新思路。

　　

视网膜作为视觉系统的核心部件，其退化性疾病如年龄相关性黄斑变性(AMD)和视网膜色素变性(RP)是全球不可逆视力丧失的主要原因。尽管科学家们已发现光感受器(photoreceptor)细胞死亡是共同病理特征，但驱动这一过程的分子机制仍如"黑箱"。传统遗传模型因病程漫长且不同步，难以捕捉关键时间节点的分子事件，这成为阻碍治疗靶点开发的瓶颈。

来自德国维尔茨堡大学（University of Würzburg）的研究团队另辟蹊径，采用急性光损伤模型结合前沿单细胞技术，在《Cell Death Discovery》发表突破性成果。他们通过5000勒克斯强光照射诱导小鼠同步化photoreceptor死亡，利用10x Genomics单细胞测序解析了6小时内的早期转录变化。研究创新性地采用SCVI算法进行细胞聚类，并通过伪时序分析(slingshot)构建了视网膜变性的分子轨迹图。

关键技术包括：1)建立急性光损伤模型(5000 lx照射30分钟)；2)10x Genomics v3.1平台单细胞转录组测序；3)SCVI机器学习聚类算法；4)基于负二项分布的伪时序分析；5)TUNEL法验证细胞凋亡。这些方法使得研究人员能在单细胞分辨率下捕捉到传统技术难以发现的稀有细胞亚群。

单细胞RNA测序识别photoreceptors的异质性群体

研究通过UMAP降维识别出11种视网膜细胞类型，其中rod细胞在光损伤后形成5个转录特征迥异的亚群。特别值得注意的是rod cluster 5，这个仅存在于光损伤组的特殊群体高表达早期生长反应因子1(Egr1)和转移相关肺腺癌转录本1(Malat1)，被定义为"最严重损伤阶段"的标志性群体。

基因本体富集揭示关键通路

比较rod cluster 1(对照组)与cluster 2(损伤组)发现403个差异基因，涉及线粒体电子传递(GO:0006123)和p53介导的凋亡信号(GO:1903376)。而cluster 5特异性激活组蛋白乙酰化和整合应激反应(GO:0140467)，暗示表观遗传调控参与晚期变性过程。视网膜色素上皮细胞(RPE)中TGF-β2生成通路显著改变，为后续发现埋下伏笔。

伪时序分析描绘分子轨迹

通过拟合负二项分布模型，研究构建了从轻度到重度损伤的分子演进路径。最引人注目的是，沿伪时序进展时，光转导关键基因(Gnat1、Rho等)呈阶梯式下调，而TGFβ信号通路和RISC组分(如Ago2)持续激活。这一发现将传统认为互不相关的两条通路——TGFβ神经保护通路与miRNA调控网络——联系起来。

讨论与展望

该研究突破性地揭示：1) Egr1-MAPK轴和lncRNA Malat1构成photoreceptor死亡的"分子刹车"系统；2) RISC复合体通过调控miR-183/96簇等维持光感受器稳态；3) TGFβ信号在多种视网膜变性模型中保守性发挥神经保护作用。特别值得注意的是，在VPP小鼠(RP模型)中抑制TGFBR2会加速photoreceptor死亡，与本研究的light damage模型形成机制互证。

这些发现为临床转化带来新视角：靶向TGFβ信号可能开发出广谱性视网膜保护疗法，而Malat1等lncRNA或成为疾病分期的新型分子标志物。研究者建议未来可探索AAV载体递送TGFβ2或CRISPR激活内源性信号的治疗策略，为AMD和RP患者点燃希望之光。