PNAS：温州医科大学池在龙/瞿佳等揭示诱导多能干细胞源RPE呈发育转录与表观未成熟混合状态，确立成熟基准

视网膜色素上皮（RPE）作为维持视觉功能和视网膜稳态的重要组成部分。这种特化的单层RPE细胞通过多方面的生物学过程执行其功能，包括吞噬清除脱落的感光细胞外节、受调控的跨上皮转运、旁分泌因子分泌、视觉循环的代谢支持以及血-视网膜屏障完整性的维持。

RPE功能障碍或缺失是年龄相关性黄斑变性（AMD）和各种遗传性/获得性眼部疾病等病理的基础，可能导致不可逆的视力损害。然而，RPE相关视网膜变性的发病机制仍未被完全理解，目前针对这些疾病的治疗干预措施严重受限。

例如，在湿性AMD中，抗VEGF治疗通常用于抑制病理性新生血管，并已显示出显著的治疗效果。然而，湿性AMD占所有AMD病例不到10%，而大多数患者表现为干性AMD，目前尚无有效治疗方法。RPE细胞替代治疗是解决AMD和其他RPE相关退行性疾病未满足需求的有前景策略。

细胞移植的关键挑战在于获得安全、有效且充足的RPE细胞来源。尽管从供体组织分离并使用原代培养方案维持的原代人RPE（hRPE）表现出与体内天然RPE高度一致的基因表达和蛋白特征，但其广泛应用仍受限于供体可用性。

随着分化技术的突破，诱导多能干细胞（iPSCs）现可被定向分化为具有极化形态和屏障功能的iPSC来源RPE（iPSC-RPE）单层。这种方法实现了标准化和可重复的生产，使iPSC-RPE成为治疗AMD和其他视网膜退行性疾病的有前景且理想的细胞来源。

早期人体临床试验和大量临床前动物研究表明，iPSC-RPE的移植有助于视网膜的结构和功能改善，表现出良好的安全性，并实现了细胞的成功植入和存活。尽管自开创性的自体iPSC-RPE移植治疗AMD试验以来已有十年的临床研究，但监管机构对长期移植物存活、致瘤风险以及跨批次功能可重复性仍保持审慎保留态度。

此外，从人体分离并随后进行原代培养的RPE细胞移植已显示在干性AMD患者中可显著改善视觉功能。因此，必须对iPSC-RPE进行严格表征和评估，涵盖相对于原代hRPE的功能验证和表观基因组保真度等方面。

值得注意的是，解析iPSC-RPE与原代hRPE之间的分子差异对于推进再生医学方法至关重要，特别是在优化治疗性细胞生产过程中的谱系定型效率和成熟轨迹方面。

图1.RPE类型和iPSCs的三维表观基因组景观的多组学分析（摘自PNAS ）

新兴DNA测序技术现已实现对RPE分子特征的多层次分析。例如，ATAC-seq揭示了AMD受累RPE中染色质可及性的崩溃；表观基因组时钟将DNA甲基化驱动的衰老与RPE功能障碍相关联；单细胞转录组学绘制了移植RPE移植物的成熟轨迹。

更直接地，神经视网膜与RPE之间的比较3D基因组映射揭示了调控遗传性视网膜疾病基因的组织特异性染色质环；一项整合RPE染色质可及性景观、组蛋白修饰动力学和转录输出的开创性研究最近解码了增殖性玻璃体视网膜病变相关基因激活背后的表观基因组回路。

总体而言，这些研究表明RPE研究从分散的单组学分析向整合多组学方法以全面解读其生理和病理机制的显著转变。然而，RPE细胞功能背后的3D表观基因组调控机制仍知之甚少。

在本研究中，作者采用整合多组学方法全面表征原代hRPE、iPSC-RPE和广泛使用的永生化细胞模型ARPE-19的3D表观基因组景观。通过整合转录组学、表观基因组学和3D基因组结构数据，作者旨在阐明驱动基因表达和功能成熟的调控机制。

通过整合转录组学、表观基因组学和3D基因组结构数据，作者旨在阐明驱动RPE特异性基因表达和功能成熟的调控机制，从而为优化iPSC-RPE分化和为研究应用中的模型选择提供框架。

参考消息：https://doi.org/10.1073/pnas.2526200123