LncRNA ALB调控LC3B活化及自噬在体外再生晶状体老化及年龄相关性白内障发病中的作用及机制研究

Age-related cataract does not have effective prevention and drug treatment measures, to study the pathogenesis of cataract has potential significance in the screening of cataract drugs. Our study found that lncRNA ALB was highly expressed in both human lentoid bodies (LBs) and human embryonic lens. RNA interference and Western blot analysis demonstrated that lncRNA ALB can regulate autophagy by affecting the activation of LC3B, and finally may affect the lens development, indicating the importance of lncRNA ALB on lens. In addition, further studies demonstrated that lncRNA ALB is highly expressed in aged human lens epithelial cells and capsule of human age-related cataracts. Therefore, we hypothesized that lncRNA ALB may affect age-related cataracts through regulating autophagy by activating LC3B. In this study, we aim at using cellular aging model, LBs aging model, mouse age-related cataract model and lens capsules from age-related cataract patients to investigating the molecular mechanism of lcnRNA ALB in age-related cataract. Biological technology such as RACE, co-immunoprecipitation, RNA pull down, immunohistochemistry and other methods will be used.

年龄相关性白内障无有效的预防及药物治疗措施，研究其发病机制对可能的药物作用靶点筛选有重要意义。我们研究发现：lncRNA ALB在人体外再生晶状体（LBs）分化发育及人胚胎晶状体发育中均表达增高，且抑制lncRNA ALB的表达可减少LC3B蛋白活化而影响自噬水平，最终可能影响晶状体发育，提示lncRNA ALB对晶状体调控的重要性。进一步研究表明lncRNA ALB在衰老的晶状体上皮细胞及年龄相关性白内障患者的囊膜中均表达增高，据此我们提出假说：lncRNA ALB可能通过调控LC3B活化及自噬影响年龄相关性白内障的发生发展。本研究拟利用细胞衰老模型、LBs老化模型、小鼠年龄相关性白内障模型、年龄相关性白内障患者的晶状体囊膜标本，以RACE、免疫共沉淀、RNA pull down、免疫组化等方法，探讨lncRNA ALB在年龄相关性白内障发生中的作用及具体调控机制。

白内障是全球范围内首位致盲眼病，随着我国老龄化加剧，年龄相关性白内障的发病率及手术需求逐年增加，为家庭和社会带来负担。本课题基于前期lncRNA ALB的功能研究以及其在晶状体上皮细胞衰老模型和年龄相关性白内障患者囊膜中的差异表达推测该lncRNA可能通过影响晶状体细胞自噬过程而影响年龄相关性白内障的发生发展，但缺乏合适的体外白内障模型进行进一步研究和验证。本课题组在前期工作中通过独创的“荷包蛋法”构建已报道的最大、最立体且有光学特性的体外再生晶状体（LBs），我们通过延长培养时间获得自然老化的LBs模型，通过加入低浓度双氧水处理LBs获得氧化应激下老化LBs模型，通过形态学检测、细胞生物学、分子生物学、光学特性等多个方面进行评估鉴定。研究结果显示在形态学上和光学特性上，随着培养时间延长，LBs混浊度逐渐增加，且在低浓度双氧水的氧化应激刺激下LBs混浊明显加速，这与年龄相关性白内障的发病过程与机制对应。在细胞生物学特征上，自然老化LBs与氧化应激下老化LBs具有完整的囊膜、晶状体上皮细胞以及晶状体纤维细胞等机构，与正常LBs一致，提示其混浊度改变并非来自结构破坏。在分子生物学特征上，自然老化LBs与氧化应激下老化LBs具有晶状体蛋白的表达，且晶状体蛋白具有聚集增多的特点，与人白内障中表现一致。上诉结果说明两种老化LBs模型可在外观（混浊表型）和机制（细胞内蛋白聚集）两个层面模拟白内障的发病过程。在此基础上，利用该模型我们进一步研究了lncRNA ALB及自噬在LBs老化中的作用。本研究在LBs的基础上构建了自然老化LBs和氧化应激下老化LBs两类老化模型，并进行多维度验证，这是目前已知的第一个功能性体外再生的人源性年龄相关性白内障模型，具有重要的科学意义，为今后的年龄相关性白内障发病机制研究和白内障治疗候选药物筛选提供了新的平台。lncRNA ALB及自噬在LBs老化中的作用及验证也为白内障药物治疗筛选提供了新的靶点。