PNAS | 从大数据遗传线索到视网膜功能，金子兵/杨剑合作揭示年龄相关性黄斑变性重要基因CNN2|pnas|杨剑|细胞|血管|视网膜|金子兵|黄斑变性

年龄相关性黄斑变性（AMD，老年性黄斑变性）是导致老年人不可逆盲的主要眼病。随着老龄化进展和人均预期寿命持续延长，AMD已然成为眼科中的“超级负担大病”。既往，大规模全基因组关联研究（GWAS）已经定位了众多风险位点，但“风险信号究竟通过哪个基因发挥作用”仍是从遗传发现走向机制解释乃至干预治疗的关键瓶颈。

近日，来自首都医科大学附属北京同仁医院金子兵教授、西湖大学杨剑教授合作（菲菲博士和牟浩博士为共同第一作者）在PNAS上发表了文章Genetic evidence and cross-species functional characterization implicate CNN2 in age-related macular degeneration susceptibility，通过长期合作研究，将 AMD GWAS 与表达数量性状位点（eQTL）数据结合，并通过斑马鱼和小鼠模型开展视网膜功能验证。

概念图｜遗传变异、细胞骨架与视网膜神经血管微环境的多尺度关联（艺术化表达，非实验原图）

从人群遗传学出发：由“关联遗传位点”聚焦到“基因”

研究首先整合包含 16,144 例晚期 AMD 患者和 17,832 名对照者的 GWAS 数据，以及 2,765 份外周血样本的 eQTL 数据。通过 SMR 和 HEIDI 分析，团队从初步关联信号中保留了 9 个候选基因；随后利用 406 份人视网膜样本的独立 eQTL 数据进行组织层面的复现，其中 4 个基因保持一致的效应方向。

跨物种证据链：从斑马鱼到小鼠的视网膜

基于SMR分析的优选基因，研究人员首先在斑马鱼中敲低 cnn2、sarm1、bloc1s1 和 mmp9。结果显示，cnn2 或 sarm1 表达下降会伴随眼轴长度、眼面积减少，以及光照切换诱发的视觉运动反应减弱。将对应 mRNA 与 morpholino 共同注射后，眼部和视觉行为表型得到不同程度恢复，为表型的基因特异性提供了支持。

AMD基因CNN2 获得了多层遗传学与功能优先级证据的支持。进一步的基因组精细定位和开放染色质分析还提示，CNN2 位点附近的候选调控变异很可能影响基因转录。基于这些线索，团队选择 CNN2 进入更深入的小鼠功能研究。

在 Cnn2 缺失小鼠中，研究团队观察到与光感受器相关的一系列变化。3 月龄时，强光条件下的视网膜电图反应虽没有明显差异，但低光强条件下的视网膜电图反应降低；虽然视力尚未出现显著差异，但动物的对比敏感度下降。

结构和分子检测进一步显示，Cnn2 缺失小鼠的光感受器层在 3 月龄和 5 月龄时变薄；锥细胞标志物 cone arrestin 信号下降，rhodopsin 蛋白水平降低。功能、结构与分子证据共同指向光感受器稳态受损。

从血管到光感受器：一个潜在的AMD新机制框架

单细胞转录组数据提示，Cnn2 在视网膜内皮细胞和周细胞中的表达较高，而在视杆、视锥光感受器中的表达相对较低。与此同时，Cnn2 缺失小鼠的细胞组成推断显示，内皮细胞、周细胞和视杆细胞比例发生下降。由此，研究提出一种可能性：CNN2 缺失首先扰动血管或神经血管稳态，继而间接影响光感受器结构和功能。

这一解释目前仍属于机制假说。未来需要细胞类型特异性敲除、单细胞扰动和时间序列实验来建立因果顺序。

这项研究建立了“人群遗传定位—眼组织复现—斑马鱼筛选—小鼠验证”的跨层级研究路径；为 CNN2 参与 AMD 相关视网膜功能异常提供了遗传学与实验学汇聚证据；将视网膜血管／神经血管稳态与光感受器退变联系起来，拓展了理解 AMD 机制的视角。

https://www.pnas.org/doi/epdf/10.1073/pnas.2533682123

制版人：十一

学术合作组织

（*排名不分先后）