颜华/陈宇鹏/赵子明团队Nat Commun揭示眼外伤组织修复过程中视网膜色素上皮细胞命运转变的表观调控机制

眼外伤是全球关注的重大健康问题，是工作人群视力残疾和致盲的主要原因之一。眼球遭受创伤性损害后，视网膜组织过度的炎症反应干扰了生理性的伤口愈合反应，发展为异常且不受控的损伤修复过程，长期迁延形成视网膜前/下的纤维增生膜，即为增生性玻璃体视网膜病变 (Proliferative vitreoretinopathy, PVR) 。PVR 是眼外伤后最常见的并发症，PVR 膜收缩牵拉将导致视网膜再次脱离，最终丧失视力。眼外伤后PVR过程中涉及多种细胞类群、生长因子、炎症介质和细胞外基质成分之间的动态相互作用，视网膜色素上皮 (Retinal pigment epithelial, RPE) 细胞的增殖、迁移和细胞命运转变是PVR发生发展的关键因素，但其背后的具体调控机制尚未完全阐明 。目前临床上对于PVR的治疗，只能通过再次手术切除PVR膜，并不能从根本上预防眼内细胞增殖和纤维化的进展。而且，反复多次手术不仅给患者带来身心上的痛苦和沉重的经济负担，还会进一步扰动玻璃体内微环境，增加PVR复发的风险。因此，阐明PVR的发病机制，寻找能够从根本上有效预防眼外伤后PVR发生的治疗靶点并开发新型载药系统，已成为眼外伤领域亟待解决的临床问题。

近日，来自天津医科大学总医院眼科的颜华教授团队、天津医科大学基础医学院生物化学与分子生物学系的陈宇鹏教授、徐州医科大学的赵子明教授团队合作在Nature Communications 杂志上在线发表了题为：Multi-omics profiling of retinal pigment epithelium reveals enhancer-driven activation of RANK-NFATc1 signaling in traumatic proliferative vitreoretinopathy 的研究论文，通过多组学的研究方法，解析了眼外伤后PVR过程中RPE细胞命运转变的表观遗传调控机制，发现增强子活化驱动了RANK-NFATc1通路的异常激活并参与调控RPE细胞命运转变，进而影响了PVR的疾病进程。

颜华/陈宇鹏教授课题组通过构建Dispase诱导的PVR模型，利用分离的原代RPE细胞ATAC-seq数据描绘了PVR后RPE染色质开放性全景图谱，利用染色质修饰H3K27ac、H3K4me1、H3K4me3等ChIP-seq数据整合分析得到PVR后RPE增强子的活化。溴结构域（Bromodomain，BRD）是一类识别并结合乙酰化赖氨酸修饰的结构域，溴化结构蛋白BRD4能够结合乙酰化位点并将正转录延伸因子b (P-TEFb)募集到染色质上，从而促进增强子的活性，参与细胞转录调控等过程，发挥“转录开关”的作用。小分子抑制剂JQ1能够结合BRD4的溴结构域结合口袋，抑制其与乙酰化赖氨酸残基结合，将RNA聚合酶Ⅱ、Mediator复合体从增强子中移除，从而减少基因的表达水平，实现“转录开关”的控制。通过与徐州医科大学赵子明教授团队的合作，合成了一种适用于眼科局部给药的JQ1纳米乳缓释系统，成功解决了JQ1原料药不溶于水的技术难题，用药量比全身施用降低了几千倍，极大地减少了JQ1的副作用，并具有眼部消除速度减慢、作用时间延长、生物利用度提高等优势，该研究证实了玻璃体腔注射应用于PVR小鼠的安全性和有效性，具有很好的临床应用和转化价值。

此外，转录因子（TF）通过与靶基因转录的调控元件如启动子、增强子等发生特异性相互作用，激活或者抑制靶基因的转录，从而在基因组染色质状态的背景下合作控制RPE细胞命运。本研究通过多组学整合分析，预测与TF结合的DNA序列motif，绘制了转录因子调控网络（Transcriptional regulatory network, TRN），从中筛选出RPE细胞在PVR后的关键转录因子及核心调控程序，即活化T细胞核因子1(Nuclear factor of activated T-cells cytoplasmic 1, NFATc1) 及其上游位点核因子κB受体活化因子(Receptor activator of NF-κB, RANK) 一系列通路的激活。针对PVR的核心转录调控程序，本研究提供了靶向NFATc1的基因治疗策略和拮抗RANK的抗体疗法，为眼外伤及PVR的临床治疗提供了新的思路。

天津医科大学总医院眼科颜华教授、天津医科大学基础医学院生物化学与分子生物学系陈宇鹏教授和徐州医科大学赵子明教授为本文的通讯作者，天津医科大学总医院眼科博士研究生廖梦宇（现为天津医科大学博士后）、天津医科大学基础医学院朱旭、博士研究生陆玉妹为本文的共同第一作者，研究生胡有慧、赵语萌、叶郅晟等为本研究作出了重要贡献。本研究得到了国家自然科学基金、天津市眼外伤研究与转化重点实验室、教育部眼部疾病研究国际合作联合实验室和医学表观遗传学省部共建协同创新中心的大力支持。本研究同时得到了天津医科大学基础医学院药理学系王晓虹教授和哈尔滨医科大学附属第一医院眼科张弘教授团队的大力支持。

本研究利用天津医科大学科研共享平台开展了小动物视网膜成像实验、激光共聚焦实验等，得到了高质量的研究结果。

教授、主任医师、博士生导师，天津医科大学党委书记，教育部眼部疾病研究国际合作联合实验室主任，天津市眼外伤研究与转化重点实验室主任，天津市眼健康与眼疾病研究所所长，国务院政府特殊津贴专家、国家卫计委中青年突出贡献专家、卫生部医院管理研究所临床医学工程研究基地首席专家、国务院学位委员会临床医学学科评议组成员、天津市杰出人才、第二次全国残疾人抽样调查先进个人，天津医科大学眼科学科带头人。从事眼外伤、玻璃体视网膜等领域疾病的临床和基础研究工作。主持国家自然科学基金重点项目、国际合作与交流项目、科技部国家重点研发计划及省部级科技项目二十余项。作为第一完成人获中华医学科技一等奖、天津市科技进步特等奖、天津市教学成果特等奖、天津市科技进步一等奖等科技奖励十余项。以通讯作者在Science Translational Medicine，Nature Communications，EMBO Molecular Medicine，IOVS等杂志发表SCI论文百余篇。