时空单细胞分析阐明人类角膜衰老的细胞和分子动态

背景：人类角膜是一个透明且具有独特有序结构的光学生物系统。其细胞机制的精确协调对于维持其透明度和功能至关重要。然而，人类角膜的空间、细胞和分子结构及其在衰老过程中的细胞间相互作用尚未被阐明。方法：我们对来自年龄在33-88岁的八只供体眼睛的角膜组织进行了单细胞RNA测序（scRNA-seq）和单细胞空间增强分辨率组学测序（scStereo-seq）分析，以阐明人类角膜衰老的时空细胞和分子动态。通过免疫荧光染色和蛋白质印迹法验证了研究结果。结果：时空单细胞分析揭示了人类角膜内复杂的细胞景观、空间组织和细胞间通讯。角膜主要细胞类型的亚群被精确地定位。特别地，我们鉴定了新的亚群，绘制了角膜缘干细胞在角膜缘微环境中的空间定位，并描绘了主要细胞类型之间的相互作用。我们观察到三种基底细胞亚群随着年龄增长从角膜外周向中央方向迁移，提示“时空向心模式”可能是角膜上皮细胞年龄相关迁移的新范式。此外，我们阐明了角膜内皮细胞年龄相关的、区域特异性的分子和功能特征，证明了外周和中央区域之间不同的代谢能力和功能特性。结论：作为首个全面的时空图谱，我们的工作为理解人类角膜的组织稳态提供了宝贵的资源，并推动了角膜病理学、移植、衰老和再生医学在角膜衰老背景下的研究。