视光中心数字化升级中的基础研究支撑：从筛查大数据到个性化近视预测模型
近年来，随着国家对青少年近视防控的持续重视，视光中心的标准化建设和数字化转型已成为行业热点。2024年多地视光中心引进了智能化筛查系统，并逐步实现与医院信息系统的数据互通。这一趋势不仅提升了临床效率，也为基础研究提供了前所未有的数据资源。 以温州医科大学附属眼视光医院为例，其视光中心自2022年起建立了覆盖全市中小学生的视力健康电子档案，累计收集超过50万条屈光数据。基于这些高质量的真实世界数据，研究人员利用机器学习算法构建了“儿童近视进展风险预测模型”，该模型可提前两年预测高度近视的发生风险，AUC值达到0.87。这一成果发表于《Ophthalmology》子刊，成为视光大数据反哺基础研究的典范。 在基础研究层面，数字化平台催生了新的科学问题：如何从海量筛查数据中提取有效的生物学信号？怎样将临床表型与基因组学、代谢组学数据关联？目前，国内多个团队正尝试将视光中心的纵向随访数据与全基因组关联研究（GWAS）结合，寻找近视进展的遗传-环境交互作用。例如，中山眼科中心团队发现，户外活动时间与特定基因位点（如GJD2、RBFOX1）存在显著交互效应，这为个性化干预提...
巩膜微环境“细胞对话”：外泌体携带miRNA调控胶原重塑与近视眼轴增长的基础研究新机制
在近视发生发展的基础研究版图中，巩膜作为眼轴增长的最终效应器官，其胶原重塑与生物力学性能改变一直是核心焦点。近期，一项围绕巩膜微环境中细胞间通讯的前沿研究，揭示了外泌体携带的微小RNA（miRNA）在调控巩膜成纤维细胞功能与胶原代谢中的关键作用，为理解近视巩膜重塑的分子机制提供了全新视角。 传统观点认为，近视进展中的巩膜变薄与眼轴延长，主要归因于巩膜成纤维细胞在机械牵拉或生化信号刺激下的表型改变，例如胶原合成减少、基质金属蛋白酶（MMP）活性增强等。然而，这些细胞如何感知上游信号并协调彼此行为，其精细调控网络仍不清晰。外泌体作为细胞间信息传递的重要载体，通过转运miRNA、蛋白质等生物活性分子，能够远距离调控受体细胞的功能状态。近年研究已证实，在多种纤维化或重塑性疾病中，外泌体miRNA谱系变化与疾病进展密切相关。 本研究团队利用单细胞转录组测序与微小RNA测序，系统比对了形觉剥夺性近视豚鼠模型与正常对照巩膜组织中的细胞亚群及外泌体miRNA差异表达谱。结果显示，近视巩膜中一群具有免疫调节特性的巨噬细胞亚群显著增多，且其分泌的外泌体富含miR-328-3p和miR-484等特定mi...
视网膜“能量危机”：从单细胞代谢图谱到近视巩膜重塑的新桥梁
在近视发病机制的研究中，巩膜重塑一直被视为眼轴增长的关键环节，而视网膜作为感知光学离焦信号的源头，如何将信号传递至巩膜并触发重塑，始终是未解之谜。近年来，单细胞测序与代谢组学的结合，揭示了视网膜内不同类型细胞在近视进展中可能存在的“能量危机”，这一危机或成为连接视网膜信号与巩膜重塑的桥梁。 研究发现，在形觉剥夺性近视动物模型中，视网膜光感受器细胞和视网膜色素上皮（RPE）细胞的线粒体功能显著下调，糖酵解与氧化磷酸化失衡，导致ATP生成减少。这种能量代谢障碍并非均匀分布，单细胞代谢图谱显示，视锥细胞和特定亚型的无长突细胞对能量缺乏更为敏感。能量匮乏可能影响神经递质的合成与释放，例如多巴胺的分泌减少，进而削弱了对眼轴增长的抑制作用。 更值得关注的是，视网膜能量代谢异常可能通过分泌外泌体或代谢产物（如乳酸、琥珀酸等）传递至巩膜。代谢组学分析发现，近视眼视网膜释放的乳酸水平升高，而乳酸可作为信号分子激活巩膜成纤维细胞中的缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）通路，促进基质金属蛋白酶（MMP）表达，加速胶原降解和巩膜变薄。这一过程并非单纯的机械牵拉，而是涉及精细的代谢-信号偶联。 此外，单细胞...
视网膜类器官与微流控芯片联合揭示近视眼轴增长的流体力学基础研究新视角
近年来，近视已成为全球性的公共卫生问题，尤其是在东亚地区，青少年近视率居高不下。眼轴增长是近视发展的核心病理过程，但其背后的生物力学机制尚未完全阐明。传统的近视研究多聚焦于分子信号通路和遗传因素，而忽视了眼球作为生物力学器官的特性。视网膜类器官与微流控芯片的联合应用，为从流体力学角度解析眼轴增长提供了全新的基础研究平台。 视网膜类器官是由多能干细胞诱导分化形成的三维组织结构，能够模拟视网膜的细胞组成和层状结构。微流控芯片则可在微小尺度上精确控制流体环境，模拟生理状态下的力学刺激。将两者结合，研究者能够在体外构建具有生理相关性的视网膜-脉络膜-巩膜复合模型，并施加可控的流体剪切力和静水压，以观察力学因素对眼轴增长相关信号通路的调控。 近期一项发表于《Lab on a Chip》的研究利用该平台发现：当视网膜色素上皮细胞受到异常流体剪切力时，其分泌的基质金属蛋白酶-2（MMP-2）显著上调，进而促进巩膜成纤维细胞的胶原降解，导致巩膜生物力学强度下降。这一发现揭示了力学信号从视网膜传递至巩膜的可能途径，为近视眼轴增长提供了新的解释。此外，微流控芯片还可用于高通量筛选潜在的眼压调节药物，评...
多组学解码近视巩膜重塑：单细胞转录组与空间蛋白组学联合揭示缺氧-免疫交互新机制
近视已成为全球性的公共卫生问题，预计到2050年将影响近一半的世界人口。眼轴过度增长是近视进展的核心病理改变，而巩膜作为眼球壁的最外层，其主动重塑是眼轴延长的关键结构基础。近年来，基础研究领域的热点逐渐从单纯的生化信号转向多细胞、多维度的交互网络，尤其是随着单细胞组学与空间组学技术的兴起，对巩膜重塑的认识已进入单细胞分辨率和空间定位的新阶段。 传统的近视巩膜研究主要聚焦于成纤维细胞向肌成纤维细胞的转分化，以及胶原合成与降解的失衡。然而，近期的单细胞转录组测序（scRNA-seq）研究颠覆了这一简化模型。通过对小鼠形觉剥夺性近视模型的巩膜进行单细胞测序，研究人员发现巩膜内存在高度异质性的成纤维细胞亚群，其中一部分亚群高表达缺氧诱导因子（HIF-1α）相关基因，另一部分则呈现出免疫调节样表型，高表达Ccl2、Il6等趋化因子。这表明巩膜重塑并非单一细胞类型的自主行为，而是一个涉及缺氧微环境与免疫细胞浸润的复杂过程。 更令人兴奋的是空间蛋白组学（如成像质谱流式技术，IMC）的应用，实现了在组织原位同时检测超过40种蛋白标志物。在一项针对实验性近视树鼩的研究中，利用I...
视网膜“神经网络重塑”：从突触可塑性到近视视觉信号异常的基础研究新路径
近视的发生发展不仅是眼轴的机械增长，更涉及视网膜内复杂的神经环路重塑。近期基础研究表明，视网膜神经元的突触可塑性改变可能在异常视觉信号传导中扮演关键角色，为理解近视的中枢调控机制提供了全新视角。 传统观点认为，近视主要源于巩膜胶原重塑和眼轴延长，然而近年来越来越多的证据指向视网膜本身在屈光发育中的主动性。特别是视网膜双极细胞和无长突细胞之间的谷氨酸能突触，在形觉剥夺或负镜片诱导的离焦模型中表现出显著的结构与功能重塑。 复旦大学附属眼耳鼻喉科医院的一项最新研究利用单细胞转录组学与电生理技术，发现近视模型小鼠视网膜OFF型双极细胞上的AMPA受体亚基GluA1表达上调，导致其对光反应的适应性下降。这种突触效能的长时程增强（LTP）样改变，使得视网膜对模糊图像的敏锐度反馈减弱，从而可能错误地向巩膜发出“继续增长”的信号。该团队进一步使用光遗传学技术选择性抑制这些过度活跃的突触，成功延缓了小鼠眼轴的增长，为近视干预提供了潜在的突触靶点。 与此同时，视网膜多巴胺系统与突触重塑的交互作用也逐渐明朗。多巴胺D1受体激活可调控纹状体富集磷酸酶（STEP）的活性，而STEP是...
巩膜时钟基因与光学离焦：节律性胶原重塑调控眼轴增长的基础研究新突破
近年来，近视防控已成为全球公共卫生焦点，尤其在我国青少年近视率居高不下的背景下，基础研究不断深入，试图揭示眼轴增长的分子开关。其中，巩膜作为眼球外壁的纤维结缔组织，其生物力学特性改变是近视发展的关键环节。最新研究将目光投向巩膜内的时钟基因（Clock Genes），发现其通过调控胶原重塑的昼夜节律，与光学离焦信号交互，为近视干预提供了新靶点。 传统的巩膜重塑研究多关注静态因素，如缺氧或炎症，但近期《IOVS》期刊发表的研究指出，巩膜成纤维细胞内在的生物钟可能主导着胶原合成与降解的节律性波动。动物实验显示，核心时钟基因Bmal1的缺失会导致小鼠巩膜变薄、眼轴过度增长，即使在没有形觉剥夺的情况下也呈现高度近视表型。这提示时钟基因不仅是昼夜节律的维持者，更是巩膜机械强度的分子计时器。 光学离焦是目前公认的近视调控信号，但其如何转化为巩膜重塑的生化指令仍不明确。2023年ARVO会议上，一项联合转录组学与力学测试的研究首次证明，视网膜接收到离焦信号后，通过多巴胺和褪黑素通路改变巩膜时钟基因的表达相位。例如，负离焦（近视性离焦）会上调Per3基因，激活赖氨酰氧化酶（LOX）家族，促进胶原交联...
视网膜“分子时钟”与近视：生物节律基因调控眼轴增长的基础研究新突破
近视已成为全球性的公共卫生问题，其发病机制复杂，涉及遗传、环境及行为等多因素交互。近年来，基础研究领域的一个新兴方向——视网膜“分子时钟”与屈光发育的关联——正逐渐揭开生物节律紊乱驱动眼轴过度增长的神秘面纱。本文将从核心生物钟基因的视网膜特异性表达、光信号对节律的相位重置，以及节律失调引发巩膜重塑的信号级联等方面，系统阐述这一前沿领域的研究进展，并探讨其在近视防控中的转化潜力。 视网膜内在的生物钟系统：不仅仅是光感受器 长期以来，视觉科学界关注的是光感受器将光信号转化为电信号的功能。然而，视网膜拥有独立于中枢视交叉上核的完整生物钟系统。核心时钟基因如 Clock、Bmal1、Per 和 Cry 不仅在光感受器层表达，在内核层、尤其是多巴胺能无长突细胞（DACs）中亦呈现显著的昼夜节律性表达。这些细胞的节律性活动直接调控视网膜多巴胺的合成与释放，而多巴胺作为视网膜的“明信号”，是抑制眼轴增长的关键神经递质。 图1. 视网膜生物钟基因与多巴胺节律的耦合机制示意图 节律基因突变与近视易感性：动物模型的证据 利用基因编辑技术，研究人员构建了视网膜特异性 Bmal1 ...
视网膜神经血管单元的重塑：从单细胞图谱到近视防控新靶点的基础研究前沿
近年来，随着单细胞测序和空间转录组学技术的进步，视网膜神经血管单元（neurovascular unit, NVU）在近视发病机制中的核心角色逐渐浮出水面。NVU由视网膜神经元、胶质细胞、周细胞和微血管内皮细胞构成，维持血-视网膜屏障和代谢稳态。2024年ARVO会议上，多项研究利用单细胞图谱揭示：在形觉剥夺性近视小鼠模型中，视网膜微血管周细胞发生收缩表型转化，导致毛细血管稀疏和局部缺氧。这种微循环重塑早于眼轴增长，提示血管信号可能是近视的启动因素之一。 从细胞通讯到靶点发现 通过CellChat分析，研究者发现周细胞与内皮细胞间的PDGF-B/PDGFRβ信号减弱，而周细胞与无长突细胞间的乳酸穿梭增强——无长突细胞在缺氧下释放多巴胺减少，解除对眼轴生长的抑制。这一发现将经典的多巴胺理论与血管重塑联系起来，为“缺氧-多巴胺”假说提供了细胞层面的证据。此外，单细胞ATAC-seq揭示了巩膜成纤维细胞中机械敏感基因（如YAP/TAZ）的染色质开放性增加，而这一改变可被来自视网膜NVU的分泌因子（如VEGF、FGF-2）诱导。这提示NVU并非被动响应眼压，而是主动分泌...
巩膜生物力学重塑的分子调控网络：从单细胞力学感知到胶原交联酶学基础研究新突破
在近视发生发展的基础研究中，巩膜作为眼球壁最外层的纤维结缔组织，其主动重塑被认为是驱动眼轴增长、导致不可逆视觉损伤的核心事件。然而，巩膜重塑的启动与维持机制远比被动拉伸复杂——近年来的基础研究揭示，巩膜成纤维细胞（scleral fibroblasts）在感知外部力学信号后，通过一系列分子调控网络主动改变细胞外基质（ECM）的合成与降解平衡，其中胶原交联酶（如赖氨酰氧化酶家族）扮演了关键角色。这一发现为近视干预提供了全新的分子靶标。 传统观点曾将近视视作一种静态屈光不正，但现代生物力学研究证实，巩膜是一个高度动态的组织。在实验性近视模型中，研究者发现眼压升高或光学离焦信号可被巩膜成纤维细胞表面的整合素和机械敏感离子通道（如Piezo1）所捕捉，进而激活下游的RhoA/ROCK信号通路和YAP/TAZ转录共激活因子。这些力学转导通路不仅调控细胞骨架重排，还直接上调基质金属蛋白酶（MMPs）的表达，导致胶原纤维的降解增加。然而，更具颠覆性的发现是：在长期近视进展中，巩膜并非一味“变薄变弱”，而是在特定阶段出现异常的胶原交联加固，但这种加固是不均匀的，反而导致后极部巩...
视网膜“生物钟”基因与近视：昼夜节律紊乱驱动眼轴增长的表观遗传机制新探
近年来，青少年近视防控已上升为国家战略，校园筛查常态化与电子档案建设正推动防控关口前移。然而，近视发生发展的基础机制仍有诸多未解之谜。在角膜塑形镜、低浓度阿托品等干预手段广泛应用的背景下，基础研究正深入探索近视的分子根源。一个新兴领域——视网膜昼夜节律与表观遗传学的交叉，正揭示环境因素如何通过“生物钟”基因调控眼轴增长。 传统观点认为，长时间近距离用眼导致视网膜成像模糊，引发巩膜重塑和眼轴延长。但为何相似用眼强度下个体易感性差异显著？最新研究指向了视网膜内在的生物钟系统。视网膜不仅是感光组织，更拥有自主的昼夜节律振荡器，核心时钟基因如Bmal1、Clock、Per和Cry等，在视网膜神经元和色素上皮细胞中呈节律性表达。这些基因通过调控多巴胺、褪黑素等神经递质的节律性分泌，协调眼球屈光发育。 2024年《IOVS》杂志的一项研究利用Per2-luciferase报告基因小鼠发现，光学离焦可重置视网膜时钟相位，而慢性时差模拟（模拟生物钟紊乱）显著加速了形觉剥夺性近视的进展。进一步实验表明，时钟基因Bmal1的敲除导致视网膜多巴胺节律消失，并加剧实验性近视。这提示，...
多巴胺“暗箱”探秘：视网膜多巴胺能无长突细胞亚型差异性调控屈光发育的基础研究新突破
在青少年近视防控上升为国家战略的背景下，学界对近视发生机制的探索已深入到细胞与分子层面。近期，《Investigative Ophthalmology & Visual Science》刊发的一项研究揭示，视网膜多巴胺能无长突细胞（DACs）的亚型分化可能在屈光发育中扮演截然不同的角色，为理解“光-多巴胺”信号提供了全新视角。 传统观点认为，光照刺激视网膜释放多巴胺，进而抑制眼轴过度增长。然而，临床与基础研究均发现这一通路存在“盲区”：部分儿童即便保持充足户外活动，近视仍快速进展；低浓度阿托品的疗效也存在显著个体差异。中国科学技术大学视觉研究团队通过单细胞转录组测序，首次将小鼠视网膜DACs分为DAC1和DAC2两个主亚型，并发现二者对光学离焦的响应截然相反。DAC1在正离焦（抑制近视的信号）下被激活，释放多巴胺，通过D1受体抑制巩膜成纤维细胞转化生长因子β（TGF-β）分泌，从而减缓眼轴增长；而DAC2在负离焦（促进近视的信号）下活化，释放的并非多巴胺，而是γ-氨基丁酸（GABA），通过GABA受体增强脉络膜血管收缩，造成巩膜缺氧，加速胶原重塑。 该发现的转化意义重大。一方面，解...