一种基于两阶段激光诱导视网膜下纤维化小鼠模型的AMD新型眼部纤维化特征

A Novel Ocular Fibrosis Signature for AMD Using the Two-Stage Laser-Induced Subretinal Fibrosis Mouse Model

作者信息David Hughes, Axelle E M Larue, Petr Taus, Elke Markert, Diya Bhattacharyya, Yaser Atlasi, Heike Neubauer, Heping Xu, Mei Chen
PMID42615798
发布时间2026-08-03
DOI10.1167/iovs.67.10.49

实验完整度

包含转录组测序(RNA-seq)分析、独立数据集交叉验证、人类组织免疫荧光验证等至少两个独立证据层级,并有功能验证(通路富集分析)和机制探讨。

主要模型

两阶段激光诱导的视网膜下纤维化C57BL/6J小鼠模型 人眼AMD组织样本(包括CNV膜和RPE/脉络膜)

重点核对

小鼠模型:雌性C57BL/6J小鼠,8周龄 激光参数:功率250 mV,脉冲0.1秒,光斑100 µm 组织收集时间点:第二次激光后第3、6、10天 RNA-seq分析DEG标准:|fold change|≥2,FDR<0.05 人类组织验证:TNC、TIMP1、APLNR免疫荧光

摘要

目的:视网膜下纤维化是新生血管性年龄相关性黄斑变性(AMD)中不可逆视力丧失的主要原因,但由于分子驱动因素不明确,目前尚无有效的抗纤维化疗法。本研究旨在利用两阶段激光诱导的视网膜下纤维化小鼠模型,推导并验证一种持续性的眼部纤维化特征,并评估其在人类AMD中的转化相关性。方法:在第二次激光损伤后的第3、6和10天,对两阶段模型中的视网膜色素上皮(RPE)/脉络膜组织进行RNA测序(RNA-seq)。在所有时间点观察到由88个持续上调基因组成的新型核心纤维化特征,并在独立的鼠标数据集(GSE189555)和多个高加索人AMD RNA-seq数据集(GSE115828、GSE146887、GSE135092)中进行交叉验证,包括手术提取的脉络膜新生血管(CNV)膜和黄斑RPE/脉络膜样本。通过免疫荧光在人类视网膜下纤维化和年龄匹配组织中进一步验证关键特征基因。结果:新的眼部纤维化特征在上皮-间质转化、补体激活和炎症通路中富集,并显示出脉络膜特异性表达,视网膜受累最小。在独立的慢性小鼠数据和多个高加索人AMD数据集(外周视网膜、手术提取的CNV膜和黄斑RPE/脉络膜)中的交叉验证证实了在晚期疾病阶段的进行性富集。人类纤维化组织中的免疫荧光验证了关键基因(tenascin C、金属蛋白酶组织抑制剂1和apelin受体),并显示与肌成纤维细胞样细胞和小胶质细胞的共定位。结论:我们确定了一种新的、持续性的、脉络膜特异性的眼部纤维化特征,具有强烈的跨物种保守性,突出了纤维化相关的驱动因素,并为理解新生血管性AMD中的视网膜下纤维化发展和靶向抗纤维化治疗提供了有价值的转化工具。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
新生血管性年龄相关性黄斑变性(nAMD)中视网膜下纤维化的分子驱动因素尚不明确,本研究旨在利用两阶段激光诱导的小鼠模型,建立并验证一种持续性的眼部纤维化转录组特征,并评估其在人类AMD中的转化相关性。
核心机制
机制层面,该纤维化特征富集于上皮-间质转化(EMT)、补体激活和炎症通路,可能由TGF-β信号、补体成分(如C3a)及炎症介质驱动,促进RPE细胞发生EMT和巨噬细胞向肌成纤维细胞转化,导致细胞外基质过度沉积。
主要证据
主要证据来自两阶段激光诱导的小鼠模型RPE/脉络膜组织的RNA-seq分析,在D3-D10共88个持续上调基因,并在独立小鼠数据集(GSE189555)及多个人类AMD数据集(GSE115828、GSE146887、GSE135092)中交叉验证,同时通过免疫荧光在人类纤维化视网膜下组织验证了TNC、TIMP1和APLNR的蛋白表达及其与肌成纤维细胞和小胶质细胞的共定位。
研究意义
该研究确定了脉络膜特异性眼部纤维化特征,为理解nAMD视网膜下纤维化的发生发展提供了转化工具,并可能指导针对EMT、补体激活和炎症介质的靶向抗纤维化治疗,以解决nAMD中未被满足的治疗需求。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

动物模型建立与样本收集

建立稳定的两阶段激光诱导视网膜下纤维化小鼠模型,并在不同时间点收集组织以分析动态转录变化。

雌性C57BL/6J小鼠(8周龄)接受两次激光损伤(间隔7天),在第二次激光后第3、6、10天处死,取RPE/脉络膜和视网膜组织,用QIAzol裂解并冷冻保存。

2

RNA测序与差异表达分析

鉴定两阶段激光诱导模型中RPE/脉络膜和视网膜组织的转录组变化,并识别持续变化的纤维化相关基因。

提取总RNA后,使用Illumina NovaSeq 6000平台进行RNA-seq,比对到mm10基因组,使用limma进行差异表达分析,鉴定DEGs(|fold change|≥2,FDR<0.05),并展示组织特异性变化。

3

核心纤维化特征的建立与富集分析

确定在D3-D10持续上调的基因作为新型眼部纤维化特征,并探讨其功能通路。

对RPE/脉络膜中D3、D6、D10重叠的上调DEGs取交集,得到88个基因作为核心特征,并通过Enrichr和GSEA进行通路富集分析,显示EMT、补体、炎症等通路富集。

4

公开数据集中的交叉验证

验证小鼠来源的纤维化特征在独立小鼠和人类AMD数据集中的保守性和阶段性表达。

将88个小鼠基因映射为84个人类直系同源基因,分别在独立小鼠数据集GSE189555和人类数据集GSE115828、GSE146887、GSE135092中进行GSEA和单样本评分,显示显著富集和进行性表达。

5

人类纤维化组织中关键基因的蛋白验证

在人类视网膜下纤维化组织中验证核心特征基因(TNC、TIMP1、APLNR)的蛋白表达及其细胞定位。

对来自AMD患者的纤维化眼组织(91岁女性)和年龄匹配对照进行免疫荧光染色,使用针对TNC、TIMP1、APLNR、α-SMA和IBA1的抗体,共聚焦显微镜观察。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
激光光凝器HGM Medical Laser System--
QIAzol裂解试剂QIAGEN79306
组织匀浆器QIAGEN9002755
RNAeasy Plus微型试剂盒QIAGEN74134
NanoDrop One分光光度计Thermo Fisher ScientificND-ONE-W
片段分析仪Agilent--
KAPA RNA HyperPrep试剂盒(含RiboErase)Roche/KAPA Biosystems--
NovaSeq 6000Illumina--
NovaSeq 6000 S1试剂盒v1.5Illumina--
MiSeq Nano试剂盒v2Illumina--
Trilogy抗原修复液Sigma-Aldrich920P-06
牛血清白蛋白Sigma-AldrichA3803
Triton X-100Sigma-AldrichX100-100ML
抗IBA1抗体Abcamab5076
抗TNC抗体Thermo Fisher ScientificMA5-16086
抗TIMP1抗体Thermo Fisher Scientific26847-1-AP
抗APLNR抗体Thermo Fisher ScientificAAR-030-200UL
Alexa Fluor 647驴抗山羊IgG(H+L)Jackson ImmunoResearch705-605-147
Alexa Fluor 488驴抗小鼠IgG(H+L)Jackson ImmunoResearch715-545-151
Alexa Fluor 594驴抗兔IgG(H+L)Jackson ImmunoResearch711-585-152
Alexa Fluor 488驴抗兔IgG(H+L)Jackson ImmunoResearch711-545-152
抗α-平滑肌肌动蛋白-Cy3Sigma-AldrichC6198-100UL
DAPI-Vectashield封片剂Vector Labs--
共聚焦显微镜(Stellaris)Leica--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型
小鼠品系、性别、年龄、激光参数(功率、脉宽、光斑大小)、激光斑位置、两次激光间隔、排除标准
阅读提示:Methods: Animals, Two-Stage Laser-Induced Subretinal Fibrosis
组织收集与处理
收集时间点(D3、D6、D10)、每组动物数、每样本动物数、组织分离方法、RNA保存方法
阅读提示:Methods: Microdissection
RNA测序
RNA提取试剂盒、RNA质量指标、文库构建试剂盒、测序平台、读长、覆盖度、差异表达标准(fold change、FDR)
阅读提示:Methods: RNA Isolation, Sequencing, and Analysis
数据验证
参考数据集(GSE189555、GSE115828、GSE146887、GSE135092)、基因映射方法(g:Profiler)、GSEA参数(置换次数)、显著性阈值
阅读提示:Methods: Ocular Fibrosis Signature Validation in Published AMD Datasets
免疫荧光验证
人类组织来源(眼库)、固定方式、抗原修复条件(Trilogy、温度、时间)、封闭液、一抗浓度、二抗浓度、封片剂、显微镜型号
阅读提示:Methods: Human Samples, Immunostaining; Figure Legends 4