A2E老化ARMS2/HTRA1型iPSC-RPE细胞的研究:个体化AMD发病机制初步探索

Age-related macular degeneration (AMD) is one of the most common reasons leading to unreservable blindness of aged people. Although the closely linked genome-wide association studies (GWAS) ARMS2/HTRA1 genes, are strongly associated with the risk of AMD, their downstream targets are unknown, studying how these risk alleles lead to pathology remains a challenge. Moreover, the effect of the same medicine on different allies are variable. Induced pluripotent stem (iPS) cell-derived RPE from patients provides us with earlier stage AMD patient-specific cells and allows us to analyze the underlying mechanisms at this critical time point. We aged iPS-RPE cells by lipofusion components A2E treatment based on the biological character of RPE cells, to explore the best dose of A2E for aging cells, to compare the different phenotype of A2E-aged patient-specific iPS-derived RPE cell lines from wide-type iPS-derived RPE cell lines by unbiased proteome screen.

年龄相关性黄斑变性是目前常见的与年龄相关的不可逆致盲性眼病,全基因组关联分析发现年龄相关性黄斑病变易感因子2(age-related maculopathy susceptibility2，ARMS2)和高温必需因子A-1 (high-temperature requirement factor A-1，HTRA-1)等基因是AMD发生的高危因素，而这些易感基因的作用机制尚不明确，不同基因型的患者对眼部营养药物及抗氧化药物的反应亦存在差异，个体化AMD致病机制研究及治疗势在必行。目前缺乏多基因实验模型限制了研究的发展，我们利用诱导多能干细胞技术，根据RPE细胞生理特点，加入外源性脂褐素荧光基团化合物A2E，老化ARMS2/HTRA1易感基因患者自体iPS-RPE细胞，探索最佳老化条件，明确细胞表型，为自体AMD细胞模型的建立、发病机制的研究及未来个体化药物治疗开辟新的思路。

年龄相关性黄斑变性是目前常见的与年龄相关的不可逆致盲性眼病,全基因组关联分析发现年龄相关性黄斑病变易感因子2(age-related maculopathy susceptibility2，ARMS2)和高温必需因子A-1／丝氨酸蛋白酶 (high-temperature requirement factor A-1，HTRA-1)等基因是AMD发生的高危因素，而这些易感基因的作用机制尚不明确，不同基因型的患者对眼部营养药物及抗氧化药物的反应亦存在差异， 我们利用诱导多能干细胞技术，根据RPE细胞生理特点，分别加入外源性脂褐素荧光基团化合物A2E及吸烟血清，通过蛋白质谱分析技术对比体外应激实验对ARMS2/HTRA1易感基因患者与野生型的差异，研究结果显示两组不同基因型的细胞在同等条件刺激下共筛选出1535个有意义差异蛋白，其中抗氧化相关蛋白、细胞连接骨架蛋白以及细胞外基质相关蛋白变化为主要细胞表型差异； HTRA1高危基因型能够裂解细胞外基质相关蛋白EFEMP1和TSP1的表达，可能会对干性AMD的玻璃膜疣及湿性AMD中的新生血管的生成产生影响；细胞紧密连接及骨架蛋白CTNND1、Beta-catenin等蛋白在高危组中应激刺激下表达变化明显； 其中CTNND1不但具有维持上皮细胞形态的作用，其过表达可以使在神经胶质细胞从间质细胞状态化生为上皮细胞状态，可能紧密连接等细胞形态变化与AMD的发生发展有密切关系。进一步利用AMD的常见应激条件：吸烟血清作用下，iTRAQ质谱分析结果得出野生型和高危基因型组的差异蛋白有400个，筛选剔除非吸烟血清个体差异蛋白，得到Caveolin-1等7个具有明显差异的可信蛋白。 与吸烟血清共培养的高危基因型RPE细胞的HTRA1、Caveolin-1蛋白表达均增加，RPE细胞吞噬负荷增加。进一步证实了HTRA1高危基因存在外源刺激后成为活性激发状态变化的可能，而且AMD高危环境因素吸烟与高危基因对AMD的发生具有叠加作用，对预防AMD疾病的发生发展具有重要的指导意义。