【平台服务案例】复旦大学附属眼耳鼻喉科医院联合多家单位利用Olink技术揭示眼房水蛋白组学新发现

晶状体脱位（EL）是一种罕见的眼科疾病，主要表现为晶状体悬韧带的损伤或断裂，导致晶状体位置异常，严重影响患者的视力。目前，EL的治疗主要依赖于手术，但手术风险高且术后并发症多。因此，寻找一种更为安全有效的治疗方法成为眼科领域的迫切需求。

Olink蛋白组学技术是一种高灵敏度、高通量的蛋白质检测方法，能够同时检测上千种蛋白质的表达水平。在本研究中，研究人员利用Olink技术对26例EL患者和19例对照组患者的眼房水样本进行了蛋白组学分析，成功鉴定了与EL相关的差异表达蛋白。通过蛋白聚类分析和KEGG通路富集分析，研究人员发现EL患者的眼房水中ECM相关通路显著下调，进一步验证了RNA测序的结果。

💠 晶状体外肌相关的细胞外基质异常

来自 6 名 EL 患者和 3 名对照年龄相关性白内障 （ARC） 患者的前囊组织样本用于全面的 RNA-Seq 分析，火山图的结果显示，与没有 EL 的患者相比，EL 患者共有 272 个表达上调的基因和 354 个下调的基因。此外，在 EL 中，几个细胞外基质 （ECM） 形成相关基因 （VTN、ITGB4） 和与干细胞多能性相关调节途径相关的基因 （INHBB、ID2、JAK3、FZD8） 明显下调。这些结果提供了 EL 中分子失调的全面视图，并突出了潜在的治疗靶点，例如恢复 ECM 完整性，这可能有助于开发治疗或管理 EL 的新策略。

基于 EL 患者包膜组织中发现的 ECM 异常，文章进一步扩展到蛋白水平，以检查与 ARC 对照 （n = 19） 相比，EL 患者 （n = 26） 房水的潜在蛋白质组学变化。这种蛋白质组学分析为 EL 发病机制的分子机制提供了重要的见解，揭示了与 ECM 重塑和炎症反应相关的蛋白质组成的显着变化。值得注意的是，EL 患者的房水样本中 IL-12B 蛋白水平显着增加。已知 IL-12B 在免疫反应的调节中发挥作用，其在 EL 患者中的水平升高可能表明潜在的炎症过程可能会加剧 ECM 降解，从而导致带状纤维的不稳定。此外，蛋白质聚类分析揭示了 EL 患者和对照组的蛋白质组学特征之间存在明显差异。KEGG 通路分析强调了 EL 患者房水中 ECM 相关通路的明显下调。这支持了上述 RNA-Seq 结果，并表明 ECM 在 EL 中受到不利影响。

💠 仿生支架表征

使用预交联方法增强所得支架的结构特性，测试了几种 PLCL/SF 比率 （100：0、75：25 和 50：50） 用于合成仿生支架。亲水性测试显示，随着 SF 含量的增加，所得支架的亲水性增加。SF 的添加不仅提供了结构支持，还增强了支架对细胞相互作用的适用性，使其成为 iPSC 分化的理想选择。

💠 仿生放射状支架促进 iPSC 分化为 NPCEC 样细胞

评估了制备的仿生支架在支持 iPSC分化为 NPCEC 样细胞的能力方面的性能。SEM 分析显示，三种类型的中央径向支架的外边缘细胞成团生长，纤维排列不规则。培养 7 天后，在径向层和随机层（包括 MFAP2 和 FBN1）上培养的 iPSC 之间未观察到显著差异。经过 14 天的培养期后，与在随机层中生长的细胞相比，来自放射状层的 iPSC 表现出 NPCEC 特异性基因和蛋白质（包括 MFAP2 和 FBN1）的表达增强。在第 1 天和第 3 天，在 PLCL （PLCL/Silk：100/0）、PLCL/Silk1 （PLCL/Silk：75/25） 和 PLCL/Silk2 （PLCL/Silk：50/50） 支架之间未观察到细胞覆盖率和 CCK-8 测定的显著差异。然而，在第 5 天，与其他两组相比，PLCL/Silk2 的细胞活力显著增加。免疫荧光染色和 RT-qPCR 的半定量结果表明，诱导 14 天后，位于放射状区域的 iPSC 中 FBN1 和 MFAP2 基因的表达水平升高。这些发现表明，支架的仿生设计，特别是纤维的径向排列，在促进 NPCEC 样细胞分化中起着至关重要的作用。支架的结构特征为 iPSC 采用更接近天然 NPCEC 的表型提供了必要的线索，从而增强了它们在组织再生应用中的潜力。

💠 NPCEC 样细胞治疗在 EL 的兔模型中实现带状纤维重建

通过将这些细胞悬液注射到 EL 模型兔的眼睛中，评估 iPSC 和 iPSC 衍生的 NPCEC 样细胞促进组织再生的能力。治疗后一个月，EL 模型组的兔子在含有受损带状纤维的区域没有表现出新的组织生长。治疗后一个月，H&E 染色和 Masson 三色染色进一步表明，该治疗组兔子的眼睛中组织有序的再生带状纤维很明显，而 EL 和 iPSC 组兔子的纤维杂乱无章。这些结果表明，NPCEC 样细胞能够促进组织再生和恢复带状纤维的结构组织，这对晶状体稳定性至关重要。超声检查证实，用这些 NPCEC 样细胞治疗的兔子的眼睛中已经形成了新的带状纤维。在接受治疗的兔子的眼睛中，新的组织生长也很明显，在 SEM 上看到组织良好、方向适当的结构中很明显。RT-qPCR 分析支持这些组织学结果，在 NPCEC 样细胞组中，带状纤维特异性基因 FBN1 和 MFAP2 的明显上调很明显。该基因表达数据证实了结构发现，并表明 NPCEC 样细胞能够恢复功能性带状纤维所需的分子成分。在 NPCEC 样细胞处理组中，房水中 IL-12 （145.5 ±± 12.86 pg/mL） 和 MMP-1 （62.17 9.97 pg/mL） 水平最低。

基于Olink技术的发现，研究人员进一步开发了一种仿生支架，用于诱导多能干细胞（iPSCs）分化为非色素睫状上皮细胞（NPCEC）样细胞。这些NPCEC样细胞能够分泌FBN1和MFAP2等关键ECM成分，帮助修复受损的晶状体悬韧带。在EL兔模型中，单次注射NPCEC样细胞显著改善了晶状体悬韧带的机械性能，为EL的治疗提供了新的思路。

本研究通过Olink蛋白组学技术揭示了EL患者眼房水中的蛋白质表达变化，并结合仿生支架技术成功诱导iPSCs分化为NPCEC样细胞，为EL的治疗提供了新的思路。这一突破性进展不仅展示了多学科合作的重要性，也为未来眼科疾病的治疗带来了新的希望。

Chen, T., Chen, Z., Du, J., et al. (2025). Reprogramming of iPSCs to NPCEC-like cells by biomimetic scaffolds for zonular fiber reconstruction. Bioactive Materials, 45, 446-458. https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2024.11.031