编者按：青光眼是全球首位不可逆致盲眼病，也是最常见的视神经病变。其中原发性开角型青光眼发病率高、病情隐匿、诊断相对困难。目前，青光眼的诊断主要是依靠病史询问、形态学和功能学的改变，而青光眼相关的血清学筛查、生化检查及检测标准处于相对空白状态，因此寻找一种高灵敏度和高特异性的标志物对青光眼诊断和监控尤为重要。近年来，随着高通量测序及基因芯片等技术的发展，非编码RNA（non-coding RNA，ncRNA）这类“暗物质”的重要性愈发突显出来。其中，ncRNA根据其长度可分为小型非编码RNA（small non-coding RNAs, sncRNAs）(<200bp)和长链非编码RNA（long non-coding RNAs, lncRNAs）（>200bp）。已有研究证明，哺乳动物基因组可编码数以万计的lncRNAs，其中大约40%的lncRNAs特异地于脑部表达并且参与脑部神经系统生理及病理活动的基因表达调控。并且，特定lncRNAs的异常表达与青光眼的发生发展具有紧密相关。中南大学湘雅二医院江冰教授对青光眼相关的lncRNAs进行了研究，并对lncRNAs在青光眼发生发展中的分子机制及相关作用进行了详细阐述。
lncRNAs在神经发育和功能执行中扮演重要角色
基因组计划研究表明，在组成人类基因组的30亿个碱基对中，仅有1.5%的核苷酸序列用于蛋白质编码，其余98.5%的基因组为非蛋白编码序列。这些序列曾被认为是在进化过程中累积的“垃圾序列”而未予以关注，在随后启动的人类基因组DNA元件百科全书（encyclopedia of DNA elements, ENCODE）计划中，研究表明75%的基因序列能够被转录成RNA，其中近74%的转录产物为非编码RNA（non-coding RNAs，ncRNAs）。在ncRNA中，序列长度大于200个碱基的转录本为长链非编码RNAs (long noncoding RNA, lncRNAs)，它们由于功能的丰富性及作用机制的多样性而备受关注。lncRNAs能够在转录、转录后和翻译多个层面上调节蛋白编码基因的表达，从而广泛地参与包括细胞分化和机体发育在内的重要生命过程，其异常表达还与人类多种重大疾病的发生密切相关。
lncRNA具有高度保守性及组织特异性，在脑部含量非常丰富。lncRNA不仅参与了神经系统的生长发育和功能完善，使神经系统按照一定的时间顺序和在一定的空间内进行生长和发育，并且参与执行神经系统的功能。lncRNA通过多种机制参与到神经系统的发育及功能执行中，包括作为顺式作用元件及反式作用因子参与基因印记、染色质重塑、细胞周期调控、剪接调控、mRNA降解和翻译调控等过程。例如，微小RNAs (microRNAs, miRNAs)已被证明参与机体生理及病理活动的多个方面。Rani N等发现特定lncRNAs分子能通过miRNA介导调控Notch通路，从而实现对神经发育的调控作用。此外，lncRNAs的异常表达与神经系统的病理状态密切相关。Tan JY等证明长链非编码RNA SCA7 (lnc-SCA7)的异常表达可通过miR-124介导在转录后水平影响基因SCA7的表达，引起遗传性脊髓小脑共济失调7型，这种病变主要表现为视网膜及小脑神经元的退行性变。因此，检测lncRNAs的组成及表达水平的变化来反映神经系统的生理及病理状态是可行的手段。
lncRNAs在青光眼发生发展中的分子机制
RGCs属于中枢神经系统的范畴，lncRNA在视网膜发育及相关病变中均起重要作用。Krol J等在Nat Commun杂志上发表文章，证明视网膜特异性的长链非编码RNA Rncr4通过调控miR-183/96/182及RNA解旋酶Ddx3x的表达水平，从而影响神经胶质-神经元的相互作用及视网膜的结构。
Pasquale LR等通过对美国人群976名原发开角型青光眼患者及1971名正常对照人的基因进行对比后，发现青光眼相关基因型cyclin-dependent kinase inhibitor 2B antisense noncoding RNA (CDKN2B-AS1)不仅影响患原发性开角型青光眼的风险，还参与调控视神经退行性变的过程。这种危险性亦在非洲人群及正常眼压性青光眼中被发现。因此，lncRNA分子的正常表达对视网膜的正常结构及功能至关重要，而特定lncRNA分子的异常表达又参与了眼部特定疾病的发生发展。
lncRNAs显示出作为青光眼生物标志物的巨大潜能
由于lncRNAs以多种形式参与了人类生命的多种活动，现已有大量研究证明了其作为生物标志物的可行性。此外，由于lncRNA对视网膜的发育和功能异常重要而其表达水平又参与青光眼病程发展，故其显示出作为青光眼相关生物标志物的巨大潜能。
房水属于眼内容物，由睫状体产生，经过瞳孔、小梁网等最终进入血液，且处于动态循环之中，其成分构成与眼球局部生理及病理环境密切相关。外泌体作为机体至关重要的细胞间相互交流的中介物质，包含了lncRNAs、mRNAs、蛋白质及脂质等。外泌体内包含的物质由于特殊保护机制能长期保持稳定状态。因此，房水中的lncRNAs等分子可通过外泌体的形式传递细胞间的相互交流信息，并可随房水的动态循环进入血液。因此青光眼相关的lncRNAs研究具有为青光眼相关生物标志物检测提供理论基础的潜能。
初步研究结果：lncRNAs和mRNAs表达谱具有疾病和个体特异性
江冰教授及其团队通过芯片微阵列方法，检测原发性开角型青光眼和年龄相关性白内障（年龄与性别相匹配）患者房水中的lncRNAs和mRNAs表达谱；通过编码-非编码基因共表达（coding-noncoding gene co-expression，CNC）分析明确与特定mRNAs具有相同表达模式的lncRNAs；而后通过实时定量PCR检测进一步扩大房水检测样本。
研究发现原发性开角型青光眼患者房水样本中平均检测到20653±569.9种lncRNAs；与年龄相关性白内障相比，原发性开角型青光眼患者房水中2倍上调表达的lncRNAs为4372种，2倍下调表达的lncRNAs为2602种。实时定量PCR检测进一步证明，相对于对照组而言，lncRNA- T267384、ENST00000607393和T342877在原发性开角型青光眼患者房水中有统计学差异。并且下调ENST00000607393表达可显著降低人原代小梁网细胞中碱性磷酸酶活性及钙结节的形成。因此，房水中lncRNAs和mRNAs表达谱具有疾病和个体特异性。lncRNA- T267384、ENST00000607393和T342877具有成为青光眼诊断相关的生物标志物的潜能，而ENST00000607393具有作为小梁网钙化相关治疗靶点的潜能。
相关结果已于2017年获得8项中国发明专利的授权，并发表于The American Journal of Pathology，DOI: 10.1016/j.ajpath.2018.12.011。
专家简介
江冰 教授
中南大学湘雅二医院眼科学教授，主任医师，博士研究生导师
中南大学湘雅二医院眼科（眼科中心）科主任
湖南省眼科临床医学研究中心主任
中华医学会和中国医师协会眼科学分会神经眼科学组委员
湖南省医学会眼科专委会副主任委员及神经眼科和眼病理学组组长
主持国家自然科学基金面上项目4项，部省级课题12项
获国家发明专利8项，第一作者/通讯作者发表科研论文40篇
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Linda Gareth
2015年3月6日, 下午2:51Donec ipsum diam, pretium maecenas mollis dapibus risus. Nullam tindun pulvinar at interdum eget, suscipit eget felis. Pellentesque est faucibus tincidunt risus id interdum primis orci cubilla gravida.