壹生资讯-Neuron ┃ 段昕/Karthik Shekhar团队：视网膜神经节细胞的空间分布与血管周RGC的特性研究

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Neuron ┃ 段昕/Karthik Shekhar团队：视网膜神经节细胞的空间分布与血管周RGC的特性研究

2026-07-20作者：中国医学论坛报社彭雪影资讯

原创

加州大学旧金山分校眼科中心段昕教授团队与加州大学伯克利分校化学与生物分子工程系Karthik Shekhar教授团队，在《神经元》（Neuron，IF=16.9）发表了一项题为“Molecular and spatial analysis of ganglion cells on retinal flatmounts identifies perivascular neurons resilient to glaucoma”的研究。该研究通过搭建视网膜平铺片空间转录组技术体系，绘制了全亚型视网膜神经节细胞（RGC）空间分布图谱，并通过构建完整RGC空间图谱，将细胞局部微环境与神经退行性损伤后的差异化易感性建立关联。Karthik Shekhar和段昕教授为共同通讯作者。Kushal Nimkar、Nicole Y. Tsai、赵梦雅（加州大学旧金山分校）为共同第一作者。

图1

青光眼是全球首位不可逆致盲眼病，以视网膜神经节细胞（RGC）进行性死亡为核心病理特征，不同RGC亚型对损伤的敏感性存在显著差异。青光眼的病理机制为高眼压→视网膜血流灌注下降→RGC氧化应激与能量代谢障碍→细胞凋亡→视野进行性缺损；对RGC的神经生物学研究可为该眼科疾病的视觉修复提供理论基础，但部分RGC亚型更耐受损伤的原因长期不明。虽然现有的单细胞转录组（scRNA-seq）已将小鼠RGC精细划分为45种分子亚型，但仍存在两大关键科学问题：第一，不同 RGC 亚型在视网膜平面的空间分布规律；第二，各亚型所处局部微环境是否存在差异。此外，绝大多数 RGC 亚型的胞体排布是否遵循非随机的 “马赛克分布” 尚不明确，且组织解离完全丢失空间位置信息；电镜成像通量极低，无法全景解析全部RGC的空间排布等技术瓶颈均未克服。故急需一种可覆盖完整视网膜并解析全部RGC亚型空间分布的新方法。

【灵感来源与核心设计】

传统空间转录组多采用垂直组织切片，仅能观测视网膜极小横截面区域，无法覆盖神经节细胞层（GCL）二维平面全貌。受视网膜平铺片免疫染色技术启发，团队设想将空间转录组与平铺片技术结合，实现全视网膜RGC的空间分子图谱绘制。该实验团队基于 MERFISH 成像空间转录组技术，制备了12μm厚视网膜平铺冷冻切片，完整覆盖GCL单层结构，并以鼻侧切口为统一解剖配准地标；并且定制了一套基于既往RGC单细胞图谱140基因MERFISH靶向探针集，基于既往scRNA-seq图谱筛选亚型标记基因，可精准区分45种RGC，分类精确率94%、召回率91%；利用神经网络模型Cellpose 2.0精细分割胞体，刚性配准拼接多切片，单只视网膜平均捕获约62000个细胞，每个细胞附带二维空间坐标与基因表达谱。最后研究团队利用MERFISH同步兼容CD31血管免疫荧光、转基因GFP/tdTomato荧光、RNAscope原位杂交，实现转录组+蛋白+形态多维度共检测。

图2

【研究主要结果】

技术体系验证结果：搭建适配视网膜平铺片的MERFISH空间转录组平台，140个特征基因可精准区分全部45种小鼠RGC，分型精度达94%、召回率91%。单张视网膜可捕获约6.2万个细胞，对大胞体αRGC丰度检测准确度优于单细胞测序。平台可同步区分RGC、移位无长突细胞、非神经元血管细胞三类核心细胞。
RGC整体空间分布规律：45种分子分型RGC中34种（约75%）存在背腹、鼻颞轴分布偏倚，14种亚型分布差异极强。各类RGC仅存在弱胞体排布规整性，未形成经典高度有序马赛克结构。不同ipRGC、F-RGC、αRGC亚型各有专属视网膜富集区域。
血管周围RGC亚型筛选与验证：筛选出7种显著富集于血管周边的RGC，分属ipRGC（M1a/M1b/M4）、DSGC（C10/C24）两大亚群。多种转基因小鼠标记实验证实该结论，仅13.8%~25%的对照RGC靠近血管。人胎儿黄斑同源RGC同样富集血管旁，该特征进化保守。
青光眼模型细胞存活表型：ND SOHU高眼压青光眼模型中，血管周围RGC存活比例显著高于普通亚型。M1型ipRGC、On-DSGC耐受损伤能力最强，损伤后存活细胞集中在血管周边区域。

两种独立神经保护通路被证实：血管周边RGC依靠非mTOR依赖的血管微环境外源保护机制存活。αRGC虽同样抗青光眼损伤，但保护来自自身高mTOR活性，不依赖血管邻近效应。两条神经保护通路相互独立。

图3

【研究结论】

技术突破：研究搭建了视网膜平铺片MERFISH空间转录组平台，并成功绘制了小鼠45类RGC空间图谱。
生物学发现：RGC亚型非均匀拓扑分布是普遍特征，塑造视网膜并行视觉编码的空间分层；并鉴定出7类血管周RGC。
疾病机制：青光眼模型下血管周RGC存活优势显著，保护机制不依赖mTOR通路，αRGC虽同样抗青光眼损伤，但保护来自自身高mTOR活性，不依赖血管邻近效应。两条神经保护通路相互独立。

亮点点评

本研究核心突破不在于首次做了视网膜空间转录组，而在于实现了“全视网膜平铺覆盖”与“全部RGC亚型精细分型”的双重兼顾：传统空间转录组多为垂直组织切片，仅能观测视网膜横截面极小区域，无法呈现GCL二维平面全貌；本研究创新采用平铺片策略，完整覆盖全视网膜RGC分布；精简140基因探针集实现45种RGC高精度分型，在成本、通量与分辨率间取得最优平衡，远优于常规空间转录组的细胞分型能力；研究团队还实现了计算方法的创新：标签置换零模型排除血管、组织孔洞等内部排斥区域对排布分析的干扰，血管邻近置换检验精准筛选富集亚型，方法学严谨性高于同类空间研究。同时，该研究的创新性发现为现有mTOR通路靶向药物之外提供了全新的治疗靶点，为青光眼的治疗提供了新的思路。

整理：中南大学湘雅二医院谢犁犁
审校：复旦大学眼耳鼻喉科医院钱江教授陈君毅教授

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