LRRC46基因在高度近视发生发展中的作用机理研究

Myopia is the most common eye disease in the world. High myopia (HM) is one of the leading causes for blindness. So far, the pathogenesis of HM remains unknown, and there is no precaution and treatment available for HM. Therefore, it is very important to reveal the mechanism and pathogenesis of HM. We have analyzed 200 HM cases and 400 normal controls by exome sequencing in our previous study, and found that LRRC46 was a causal gene for HM. However, the pathogenesis of LRRC46 in the myopia was unclear. Serval previous studies identified that LRRC protein family members palyed important role in the collagen synthesis. The remodeling of the scleral extracellular matrix (ECM) caused by abnormal collagen synthesis also play very important role in the myopia progression. Therefore, we hypothesized that ‘LRRC46 affect myopia formatin by regulating scleral collagen synthesis’. In this study,we will firstly verify the function of LRRC46 in the myopia formation through form-deprivation myopia mouse model. Then, we will test the affection of LRRC46 on the sclera collagen synthesis. We will also study the binding-protein of LRRC46 and confirm its signal pathway. At last, we will study the LRRC46 gene function in vivo by knockout and knockin mice. This study will elucidate the role of LRRC46 in myopia development and provide valuable information for the diagnosis and treatment of high myopia.

近视是全球最常见的眼睛疾病，高度近视是致盲的主要原因之一。其发病机制不明，缺乏有效防治。本项目通过前期外显子组测序及家系/散发病例验证，确定了一个新的高度近视致病基因LRRC46，但具体作用机制尚不明确。以往多项研究证实LRRC蛋白家族成员参与胶原合成，而巩膜胶原合成异常导致的细胞外基质重塑在近视形成过程起关键作用。因此我们提出“LRRC46通过调控巩膜胶原合成从而参与近视发生发展”的理论假说，并从以下几方面进行研究：1）形觉剥夺近视小鼠研究LRRC46在视网膜巩膜表达变化，证实其参与近视形成；2）观察LRRC46对巩膜成纤维细胞胶原合成影响，明确其所处信号通路和调控模式；3）基因敲除/敲入小鼠及其制作的形觉剥夺近视模型，测量近视相关生理参数、巩膜胶原合成情况，结合信号通路调控机制，明确LRRC46基因在近视发生发展过程中的作用机理，对高度近视的有效防治提供理论依据和可能的干预靶点。

近视是全球最普遍的眼睛疾病，是造成日常视力下降的首要因素。我国是全世界近视人数最多的国家，高度近视及其并发症是我国不可逆性视力受损和失明的首位原因。高度近视发病机制不明，其有效防治也非常有限。虽然已有多个高度近视基因报道，但其基因功能和作用机理尚未明晰。. 本项目收集2100例中国汉族人群高度近视散发病例、2800例正常对照，29个家系。对其中200病例、400对照进行外显子组测序和扩大样本验证，发现LRRC46基因5个致病突变位点，初步确定LRRC46是高度近视新的致病基因。LRRC46在视网膜、巩膜、视网膜色素上皮中均有表达，在视网膜外节段表达较高、巩膜中表达较低。LRRC46主要在细胞质中表达，突变可使其表达降低。野生型LRRC46对于巩膜成纤维细胞增殖、迁移和粘附均有一定的促进作用，而突变型则无此作用。. 建立形觉剥夺近视小鼠，发现近视眼视网膜组织中Lrrc46表达水平低于对照眼（P <0.05）。构建Lrrc46敲除小鼠，纯合敲除小鼠（HO）眼轴明显长于杂合（HE）和野生型小鼠（WT）（P<0.05），敲除小鼠屈光度则低于野生型小鼠。同时，眼底瘢痕的存在提示Lrrc46敲除小鼠可能有眼底并发症的发生，但纯合、杂合和野生型小鼠的视网膜血管均无明显病变。. 研究还发现，LRRC46可影响小鼠昼夜节律，黑暗环境下Lrrc46敲除小鼠昼夜节律几乎完全消失，正视化过程也明显缩短，巩膜变薄，巩膜胶原直径减小、排列更稀疏。. 本项目通过以上遗传学和功能研究，证实了LRRC46基因是高度近视致病基因，并初步明确了其生物学功能和可能的作用机制。. 此外，本项目对多个近视候选基因与中国汉族人群高度近视的关联性进行了分析，发现TNKS、FGF10、INS-IGF2、COL18A1与中国汉族人群高度近视显著相关（P<0.05）。. 本项目共发表标记资助的SCI论文11篇，申请发明专利2项，获国家科技进步二等奖1项（第四完成人）、四川省科技进步一等奖1项（第二完成人）。