Magi3在视神经再生中的作用及机制研究

Optic nerve injury brings great pain and burden to the patients and their families. In-depth study of the regeneration mechanism and restoration of visual function after optic nerve injury is of great significance to improve people's health and quality of life. In our pre-study experiment, we screened out Magi3 that promoted optic nerve regeneration. Therefore, the main aim of this project is to study the role of Magi3 in optic nerve regeneration and its related molecular mechanisms. In addition, we will combine using designer receptors exclusively activated by designer drugs (DREADDs) to increase neuronal activity to further elongate the axons, and examined whether the vision can be restored. This study will provide new insights in understanding the molecular mechanism of the axonal regeneration and offer new strategy for clinical therapy.

视神经损伤导致视网膜与视觉中枢失去功能上的联接，以致视信号传导中断，从而导致视觉能力下降或者失明。该损伤是不可逆的，严重损害了患者生活质量，给社会造成重大负担。本研究前期通过坐骨神经损伤Microarray检测和视神经损伤实验，筛选到基因Magi3可以促进视神经再生。本项目将在此工作基础上，通过RNA-seq和视神经损伤模型等途径，寻找Magi3下游调控的基因和其调节视神经再生的工作机制。此外，结合药物遗传学DREADDs来提高视神经元活性，以期在高神经元活性和Magi3的共同作用能够更进一步促进视神经再生，尝试实现视觉上的恢复。这一研究将有助于我们更深入的了解中枢神经系统再生机制，并为治疗视神经损伤提供新的思路和方案。

视神经损伤导致视网膜与视觉中枢失去功能上的联接，从而导致视觉能力下降或者失明。本项目通过对损伤和未损伤的的背根神经元进行Microarray测序和RT-PCR发现，Magi3基因在损伤后的背根神经元中表达下降。研究发现Magi3在坐骨神经损伤模型和视神经损伤模型中都可以促进神经再生。通过RNA-seq检测到PTEN和EZH2在Magi3敲低小鼠视网膜中有着显著变化。PTEN与视神经再生有着密切联系。EZH2作为组蛋白甲基转移酶，参与神经发育和神经元分化多个过程。本项目还取得其他重要研究结果：1）建立多时间点人胚胎视网膜和类器官在发育过程中的染色质可及性和转录组图谱。发现人胚胎视网膜和类器官有着类似的重大发育转换阶段，并与染色质开放变动精准对应。研究还重构人胚胎视网膜发育的转录因子调控网络，发现参与人视网膜发育过程的新转录因子，并利用视网膜类器官进行了相应的功能验证；2）进行单细胞测序研究发现视网膜衰老的分子与细胞演变特征，揭示视网膜衰老呈区域性和细胞亚型特异性演变。该研究为延缓视网膜衰老提供潜在干预靶标，为有效预防和治疗年龄相关性视网膜疾病提供全新思路；3）利用基因编辑技术构建非人灵长类视网膜色素变性模型。相较于传统的基因修饰建模，该策略具有经济、快速、高效，不需传代，大规模制备，代价低，同只动物双眼之间可做理想对照等优点。该动物模型模拟人RP疾病特征，对于今后探索RP致病机理和干细胞技术治疗视网膜退行性疾病具有重要的应用价值。相关成果发表在Science Advances，National Science Review, Science Bulletin等杂志上。依托本项目，已发表SCI论文6篇。培养硕士2人，博士生1人。项目负责人获安徽省自然科学奖一等奖（排名第二）。