近日，上海交通大學(xué)附屬第九人民醫(yī)院眼科在Inflammation Research（IF=6.986）雜志發(fā)表題為“Uncovering the Role of Transient Receptor Potential Channels in Pterygium: A Machine Learning Approach”研究性論文，傅瑤教授為本文通訊作者，蔡雨宸博士是該文第一作者，周天一博士是共同一作。該研究發(fā)現(xiàn)TRP通道在翼狀胬肉的發(fā)病機制中發(fā)揮了重要作用，基于多個機器學(xué)習(xí)程序，構(gòu)建并驗證了翼狀胬肉的5個TRP基因特征（MCOLN1、MCOLN3、TRPM3、TRPM6和TRPM8），功能分析證明了TRP通道參與炎癥調(diào)節(jié)和溶酶體相關(guān)途徑，并通過體外實驗進(jìn)一步驗證了結(jié)果的可靠性。該研究所發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵生物標(biāo)志物和通路為未來翼狀胬肉的機制和治療研究提供了新的方向。
翼狀胬肉是一種發(fā)病率極高的眼表慢性炎癥性疾病，該疾病具有損傷視力的風(fēng)險；作為一種結(jié)膜病理性的過度生長，其發(fā)生伴隨著新生血管的形成和慢性炎癥。但由于發(fā)病機制尚不清楚，即使通過手術(shù)干預(yù)恢復(fù)視力之后，預(yù)防術(shù)后復(fù)發(fā)也具有一定的挑戰(zhàn)性。因此，需要發(fā)現(xiàn)新的生物標(biāo)志物來解釋翼狀胬肉的發(fā)病機制和探索新的治療方法。瞬時受體電位(TRP)通道是一種廣泛存在于體內(nèi)的陽離子通道，通過影響陽離子濃度的變化，TRP通道改變細(xì)胞內(nèi)相應(yīng)通路信號的強度，導(dǎo)致細(xì)胞功能的改變。TRP通道超家族參與各種生理和病理過程，越來越多的報道支持它們在炎癥反應(yīng)、細(xì)胞遷移、血管生成等過程中的作用。
在本工作中，研究者利用生物信息學(xué)方法，篩選出TRP相關(guān)基因（MCOLN1、MCOLN3、TRPM3、TRPM6和TRPM8），并應(yīng)用三種機器學(xué)習(xí)算法（支持向量機、隨機森林和k近鄰法）來驗證相應(yīng)的TRP翼狀胬肉的預(yù)測特征。
最后，研究者使用人原代結(jié)膜上皮細(xì)胞進(jìn)行體外驗證。首先，使用TGF-β1模擬翼狀胬肉的細(xì)胞模型。為了驗證TGF-β1對人結(jié)膜上皮的誘導(dǎo)作用，進(jìn)行RT-PCR檢測增殖標(biāo)志物MKi67和促炎癥細(xì)胞因子（TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-8）的mRNA表達(dá)。結(jié)果表明，TGF-β1處理結(jié)膜上皮細(xì)胞后，增殖和促炎癥標(biāo)志物都明顯上調(diào)。同時，5個TRP相關(guān)基因（MCOLN1、MCOLN3、TRPM3、TRPM6和TRPM8）的表達(dá)水平在TGF-β1處理后明顯增加，意味著這5個TRP相關(guān)基因在翼狀胬肉的增殖和炎癥過程中可能發(fā)揮重要作用。由于MCOLN3在計算機模擬分析中被確定為最有希望的生物標(biāo)志物，研究者進(jìn)一步在結(jié)膜上皮中進(jìn)行siRNA靶向敲除以驗證其潛在功能。研究者發(fā)現(xiàn)在結(jié)膜上皮細(xì)胞中敲除MCOLN3后，增殖標(biāo)志物MKI67和促炎癥細(xì)胞因子TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-8水平明顯下調(diào)。這一結(jié)果表明MCOLN3能夠影響結(jié)膜組織的增殖和促炎癥信號，從而導(dǎo)致翼狀胬肉的發(fā)生。
本研究首次闡明了TRP通道在翼狀胬肉發(fā)病中的關(guān)鍵作用。近年來靶向TRP通道的藥物研究正逐漸增多，可據(jù)此開發(fā)抗炎藥物、研究相關(guān)的離子通道疾病，具有廣闊前景。目前TRP通道在許多眼表疾病中的具體作用機制尚未完全明確，未來還需對TRP通道各亞型在眼表不同類型細(xì)胞中的調(diào)控機制、TRP通道靶向藥物在疾病模型與實際臨床疾病中應(yīng)用的差異等問題進(jìn)行更加深入的研究。
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