近日,浙江大学医学院附属第二医院眼科中心俞一波/姚克教授团队联合浙江大学基础医学院陈晓/茵梓教授团队在国际高水平期刊 《Advanced Science》发表题为 “Deconstruction of human age-related cataract capsules defines aging” 的研究论文。

白内障是全球首位致盲性眼病之一,其中年龄相关性白内障是最常见类型。该研究基于人类年龄相关性白内障的晶状体前囊膜,系统构建了大样本人群、多疾病阶段的晶状体囊膜来源的单核转录组图谱,为解析白内障异质性、衰老机制及潜在治疗靶点提供了全新视角。
这项研究不仅绘制了年龄相关性白内障晶状体的单细胞图谱,更提出了一个重要新概念:白内障进展可能不只是晶状体上皮细胞自身衰老的结果,异常激活的神经营养信号与“神经—晶状体互作”也可能参与其中。
研究亮点一:
554例患者,23万余个细胞
构建人类白内障的单细胞图谱
研究团队纳入 554例年龄相关性白内障患者,覆盖三类临床常见疾病状态:轻度白内障、重度皮质型白内障和重度核型白内障。通过单核RNA测序,团队共获得 230,838个晶状体上皮细胞的转录组数据,系统解析了白内障进展过程中晶状体的细胞组成和功能状态。
研究发现,年龄相关性白内障中存在 7类功能不同的晶状体上皮细胞亚群,包括分泌型、调控型、保护型、代谢型、稳态型、纤维化型和细胞外基质调控型晶状体上皮细胞。随着疾病由轻度向重度进展,不同细胞亚群比例和功能状态发生明显重塑,提示白内障并非单一机制驱动,而是一个高度异质、动态演变的衰老相关疾病过程。

研究亮点二:
发现本应“无神经”的晶状体上皮
出现神经“轴突样”结构
传统认识中,晶状体是无血管、无神经组织。该研究团队在年龄相关性白内障患者的晶状体前囊膜组织上皮细胞中检测到 TUBB3阳性的神经“轴突样”结构,而在透明正常人晶状体囊膜上皮细胞中未检测到类似结构。进一步分析显示,重度核型白内障组的神经轴突样结构密度明显高于轻度白内障组和重度皮质型白内障组。这一发现提示,在衰老和白内障进展过程中,晶状体可能不再是一个“孤立”的组织,而可能与周围神经信号发生异常互作。
这一发现为白内障研究打开了新的窗口:过去我们更多关注氧化应激、代谢障碍、蛋白变性和晶状体上皮细胞损伤,而该研究提示,异常神经营养信号和神经轴突样结构长入,可能是白内障发生发展的重要参与因素。
研究亮点三:
SLIT-ROBO、NRG1-ERBB3轴
揭示神经营养信号参与白内障进展
为了进一步寻找驱动白内障进展的关键通路,研究团队开展了通路富集、细胞通讯和神经互作分析。结果显示,三个白内障疾病组中均出现与神经营养相关的 SLIT-ROBO信号通路富集,提示神经发育、轴突引导及神经营养相关信号在白内障发生发展中处于活跃状态。在细胞间通讯分析中,研究团队发现 Cluster 0分泌型晶状体上皮细胞 是白内障微环境中的关键通讯枢纽。该细胞亚群高表达神经营养因子 NRG1,并可与交感神经元上的 ERBB3受体形成稳定的配体—受体互作轴。
这意味着,NRG1-ERBB3轴可能是连接晶状体衰老、神经营养信号激活和神经轴突样结构长入的重要分子桥梁。该机制为理解白内障进展提供了新的解释,也为未来靶向治疗探索提供了潜在方向。
临床转化前景:
从手术治疗走向早期干预与精准防控
当前白内障治疗主要依赖手术,但手术本质上是在晶状体已经明显混浊后进行结构性替换。该研究的重要价值在于,它为白内障的早期预警、分型评估和非手术干预提供了新的分子入口。
未来,NRG1、ERBB3、SYN3+ LECs、TUBB3阳性神经轴突样结构以及SLIT-ROBO/SEMA3相关信号,有望发展为白内障进展风险评估和亚型识别的候选生物标志物。对于不同白内障亚型,研究也提示了不同干预方向:皮质型白内障可关注钙稳态紊乱,核型白内障可关注铁死亡、神经营养信号和晶状体微环境重塑。当然,从机制发现到临床应用仍需进一步验证。研究团队也指出,未来可结合空间转录组学、体外功能实验和类器官模型,进一步明确神经“轴突样”结构的来源、空间分布、功能作用及其与晶状体上皮细胞衰老之间的因果关系。
结语
这项发表于 Advanced Science 的研究,从人类临床样本出发,以单细胞水平重新审视年龄相关性白内障的发生发展过程。研究不仅绘制了白内障晶状体的单细胞图谱,更提出了“神经—晶状体互作”参与白内障进展的重要新机制,为白内障从“术后治疗”走向“早期预警、精准分型和靶向干预”提供了新的科学依据。
未来,随着这些关键通路和细胞亚群的进一步验证,白内障防治或将迎来从单纯“换晶体”到主动“延缓晶状体衰老”的新阶段。


论文题目:Deconstruction of human age-related cataract capsules defines aging
发表期刊:Advanced Science
期刊分区:中科院一区
共同第一作者:唐俏梅、童子洋、范春梅
共同通讯作者:俞一波、陈晓、茵梓、姚克
主要完成单位:浙江大学医学院附属第二医院眼科中心、浙江大学医学院干细胞与组织工程中心等