編者按：青光眼是全球首位不可逆致盲眼病，也是最常見的視神經病變。其中原發性開角型青光眼發病率高、病情隱匿、診斷相對困難。目前，青光眼的診斷主要是依靠病史詢問、形態學和功能學的改變，而青光眼相關的血清學篩查、生化檢查及檢測標準處於相對空白狀態，因此尋找一種高靈敏度和高特異性的標誌物對青光眼診斷和監控尤為重要。近年來，隨著高通量測序及基因晶片等技術的發展，非編碼RNA（non-coding RNA，ncRNA）這類“暗物質”的重要性愈發突顯出來。其中，ncRNA根據其長度可分為小型非編碼RNA（small non-coding RNAs, sncRNAs）(<200bp)和長鏈非編碼RNA（long non-coding RNAs, lncRNAs）（>200bp）。已有研究證明，哺乳動物基因組可編碼數以萬計的lncRNAs，其中大約40%的lncRNAs特異地於腦部表達並且參與腦部神經系統生理及病理活動的基因表達調控。並且，特定lncRNAs的異常表達與青光眼的發生發展具有緊密相關。中南大學湘雅二醫院江冰教授對青光眼相關的lncRNAs進行了研究，並對lncRNAs在青光眼發生發展中的分子機制及相關作用進行了詳細闡述。
lncRNAs在神經發育和功能執行中扮演重要角色
基因組計劃研究表明，在組成人類基因組的30億個鹼基對中，僅有1.5%的核苷酸序列用於蛋白質編碼，其餘98.5%的基因組為非蛋白編碼序列。這些序列曾被認為是在進化過程中累積的“垃圾序列”而未予以關注，在隨後啟動的人類基因組DNA元件百科全書（encyclopedia of DNA elements, ENCODE）計劃中，研究表明75%的基因序列能夠被轉錄成RNA，其中近74%的轉錄產物為非編碼RNA（non-coding RNAs，ncRNAs）。在ncRNA中，序列長度大於200個鹼基的轉錄本為長鏈非編碼RNAs (long noncoding RNA, lncRNAs)，它們由於功能的豐富性及作用機制的多樣性而備受關注。lncRNAs能夠在轉錄、轉錄後和翻譯多個層面上調節蛋白編碼基因的表達，從而廣泛地參與包括細胞分化和機體發育在內的重要生命過程，其異常表達還與人類多種重大疾病的發生密切相關。
lncRNA具有高度保守性及組織特異性，在腦部含量非常豐富。lncRNA不僅參與了神經系統的生長髮育和功能完善，使神經系統按照一定的時間順序和在一定的空間內進行生長和發育，並且參與執行神經系統的功能。lncRNA透過多種機制參與到神經系統的發育及功能執行中，包括作為順式作用元件及反式作用因子參與基因印記、染色質重塑、細胞週期調控、剪接調控、mRNA降解和翻譯調控等過程。例如，微小RNAs (microRNAs, miRNAs)已被證明參與機體生理及病理活動的多個方面。Rani N等發現特定lncRNAs分子能透過miRNA介導調控Notch通路，從而實現對神經發育的調控作用。此外，lncRNAs的異常表達與神經系統的病理狀態密切相關。Tan JY等證明長鏈非編碼RNA SCA7 (lnc-SCA7)的異常表達可透過miR-124介導在轉錄後水平影響基因SCA7的表達，引起遺傳性脊髓小腦共濟失調7型，這種病變主要表現為視網膜及小腦神經元的退行性變。因此，檢測lncRNAs的組成及表達水平的變化來反映神經系統的生理及病理狀態是可行的手段。
lncRNAs在青光眼發生發展中的分子機制
RGCs屬於中樞神經系統的範疇，lncRNA在視網膜發育及相關病變中均起重要作用。Krol J等在Nat Commun雜誌上發表文章，證明視網膜特異性的長鏈非編碼RNA Rncr4透過調控miR-183/96/182及RNA解旋酶Ddx3x的表達水平，從而影響神經膠質-神經元的相互作用及視網膜的結構。
Pasquale LR等透過對美國人群976名原發開角型青光眼患者及1971名正常對照人的基因進行對比後，發現青光眼相關基因型cyclin-dependent kinase inhibitor 2B antisense noncoding RNA (CDKN2B-AS1)不僅影響患原發性開角型青光眼的風險，還參與調控視神經退行性變的過程。這種危險性亦在非洲人群及正常眼壓性青光眼中被發現。因此，lncRNA分子的正常表達對視網膜的正常結構及功能至關重要，而特定lncRNA分子的異常表達又參與了眼部特定疾病的發生發展。
lncRNAs顯示出作為青光眼生物標誌物的巨大潛能
由於lncRNAs以多種形式參與了人類生命的多種活動，現已有大量研究證明了其作為生物標誌物的可行性。此外，由於lncRNA對視網膜的發育和功能異常重要而其表達水平又參與青光眼病程發展，故其顯示出作為青光眼相關生物標誌物的巨大潛能。
房水屬於眼內容物，由睫狀體產生，經過瞳孔、小梁網等最終進入血液，且處於動態迴圈之中，其成分構成與眼球區域性生理及病理環境密切相關。外泌體作為機體至關重要的細胞間相互交流的中介物質，包含了lncRNAs、mRNAs、蛋白質及脂質等。外泌體內包含的物質由於特殊保護機制能長期保持穩定狀態。因此，房水中的lncRNAs等分子可透過外泌體的形式傳遞細胞間的相互交流資訊，並可隨房水的動態迴圈進入血液。因此青光眼相關的lncRNAs研究具有為青光眼相關生物標誌物檢測提供理論基礎的潛能。
初步研究結果：lncRNAs和mRNAs表達譜具有疾病和個體特異性
江冰教授及其團隊透過晶片微陣列方法，檢測原發性開角型青光眼和年齡相關性白內障（年齡與性別相匹配）患者房水中的lncRNAs和mRNAs表達譜；透過編碼-非編碼基因共表達（coding-noncoding gene co-expression，CNC）分析明確與特定mRNAs具有相同表達模式的lncRNAs；而後透過實時定量PCR檢測進一步擴大房水檢測樣本。
研究發現原發性開角型青光眼患者房水樣本中平均檢測到20653±569.9種lncRNAs；與年齡相關性白內障相比，原發性開角型青光眼患者房水中2倍上調錶達的lncRNAs為4372種，2倍下調錶達的lncRNAs為2602種。實時定量PCR檢測進一步證明，相對於對照組而言，lncRNA- T267384、ENST00000607393和T342877在原發性開角型青光眼患者房水中有統計學差異。並且下調ENST00000607393表達可顯著降低人原代小梁網細胞中鹼性磷酸酶活性及鈣結節的形成。因此，房水中lncRNAs和mRNAs表達譜具有疾病和個體特異性。lncRNA- T267384、ENST00000607393和T342877具有成為青光眼診斷相關的生物標誌物的潛能，而ENST00000607393具有作為小梁網鈣化相關治療靶點的潛能。
相關結果已於2017年獲得8項中國發明專利的授權，並發表於The American Journal of Pathology，DOI: 10.1016/j.ajpath.2018.12.011。
專家簡介
江冰 教授
中南大學湘雅二醫院眼科學教授，主任醫師，博士研究生導師
中南大學湘雅二醫院眼科（眼科中心）科主任
湖南省眼科臨床醫學研究中心主任
中華醫學會和中國醫師協會眼科學分會神經眼科學組委員
湖南省醫學會眼科專委會副主任委員及神經眼科和眼病理學組組長
主持國家自然科學基金面上專案4項，部省級課題12項
獲國家發明專利8項，第一作者/通訊作者發表科研論文40篇
