汕头大学·香港中文大学联合汕头国际眼科中心-汕头国际眼科中心实验室
汕头大学·香港中文大学联合汕头国际眼科中心实验室于2002年6月成立,。其中,动物实验室于2013年通过省科技厅评审获得实验动物使用许可证并投入使用,2018年再次顺利通过许可证延续申请的评审。动物室占地面积约112平方米,承担着本实验室所有与实验动物有关的教学和科研项目的研究,先后在眼病基因学、视觉神经系统损伤与修复及青光眼、视网膜、眼表等眼科疾病领域开展了高水平的基础研究。研究团队包括博士生导师2人,硕士生导师12人,教授3人,博士6人,全职研究人员6人。
一、主要工作业绩
本实验室与香港中文大学合作开展临床及基础科学研究和研究生培养教育,截至目前已培养博士后3人,硕士生56人,在读研究生25人。自2005年以来,以实验动物为研究对象的课题中,国家自然科学基金项目有11项、教育部高等院校博士学科点专项科研基金3项,承担省级科研项目9项、市级科研项目2项,共发表学术论文40篇,其中SCI收录19篇,总影响因子为68.085。
本实验室自建立以来致力于视神经损伤与修复领域的研究。为此,我们不仅建立了以大小鼠为研究对像的急性高眼压、视神经损伤等多种疾病模型,还确立了视网膜体外培养、视神经体外再生等一系列实验方案,为研究提供有力,可信的动物实验平台。
本院院领导投入大量的资源支持本实验室的研究工作,尤其是在视觉神经系统损伤与修复领域,先后聘请多位博士、硕士学历的研究人员协助进行视觉神经系统损伤与修复的研究,目前已获得研究相关的国家级、省级与市级的科研项目共10项,其中国家自然科学基金面上项目4项,分别是:
1.PI3K、MAPK和JAK信号传递通路及RNA干扰在神经保护中的作用 (张铭志30672282)
2.基质细胞衍生因子-1在炎症促视神经损伤后修复中的作用 (岑令平 81100931)
3. 小窝蛋白脂筏通路在原发性开角型青光眼中的作用和机制研究(张铭志 81470636)
4.趋化因子CXCL5在炎症促视神经修复中的作用 (岑令平 81570849)
研究期间发表论文共19篇,其中SCI收录的有13篇,论文分别被刊登在European Journal of Neuroscience, IOVS, Neuro Science, Neurobiology of Aging, Neuroreport, Molecular Vision, Neuroscience, Stem Cells等知名期刊上,共计影响因子47.7。
在多年的视觉神经损伤与修复研究中,我们脚踏实地,一步一个脚印,先后获得了以下几个重要发现:
1、与巨噬细胞相关的促神经节细胞存活的信号通路的发现。首先我们从机制方面着手,研究了神经营养因子以及其介导的信号通路在促进神经节细胞存活和轴突再生中的作用1,以期更好地理解信号转导,帮助我们在临床上开发实用的神经损伤治疗药物。研究过程中我们发现三条重要且被广泛研究的细胞信号通路:与代谢和生长相关的PI3K/Akt信号通路;与生长和分化相关的MAPK/Erk信号通路以及与免疫和炎症相关的Jak/Sata通路,它们分别从不同的作用机制影响着视网膜神经节细胞的存活,这其中就包括通过介导和趋化巨噬细胞来激活的某些通路,为给我们之后的研究提供了一个新的思路。2,6
2、巨噬细胞在神经节细胞的保护机制上的研究。先前的发现提示促进神经节细胞的信号通路与巨噬细胞相关,那神经营养因子对神经节细胞的保护作用是否也同样通过巨噬细胞进行?果不其然,在2007年的研究中我们发现睫状体神经营养因子(CNTF)在提高神经节细胞的存活率以及神经轴突的再生能力的同时,还增加了眼内巨噬细胞的数量,而在去除了巨噬细胞之后CNTF对神经节细胞的保护和促进神经轴突再生的能力大大降低了。而视网膜体外培养显示CNTF不增强轴突的生长,也不促进巨噬细胞的增殖,这提示CNTF对神经节细胞的保护和神经轴突再生的促进是通过趋化巨噬细胞实现的,另外我们还发现了参与这一作用的巨噬细胞仅限于血液来源的巨噬细胞,这可能是由于CNTF对腹腔来源的巨噬细胞并没有明显的趋化作用。4
3、巨噬细胞对神经节细胞的存活和轴突再生方面有着促进作用,那么同样作为免疫细胞的淋巴细胞,是否也存在着促进作用呢?为此我们又进行了另外一项研究,但是我们通过体内实验证明淋巴细胞抑制了神经节细胞的存活,而体外实验同样也表明淋巴细胞对神经节细胞有毒性作用——与淋巴细胞共培养的视网膜外植体上,神经节细胞的存活率降低了60%3,5。紧接着,我们还发现对视神经损伤后的大鼠玻璃体腔注射Zymosan(一种巨噬细胞激活剂)后,随着眼内的巨噬细胞数量的增加,神经节细胞的存活率以及神经轴突的再生能力均提高了,这进一步证实了巨噬细胞的神经保护作用。但是众所周知,巨噬细胞的激活必然会引起机体的炎症反应,若这一思路应用在临床治疗上,如何权衡巨噬细胞引起的炎症反应和神经保护之间的作用,是值得我们继续研究的话题。
4、我们还研究了不同年龄段的大鼠,在视神经损伤后,神经节细胞的存活和神经轴突的再生的能力上是否存在着差异,以及Zymosan对不同年龄段的大鼠眼内巨噬细胞激活程度是否不同。这一研究结果发表在当年的Neurobiology of Aging 杂志上(IF6.6)7
5、为了进一步了解神经修复的机制,我们还进行了另外一项研究,单侧视神经损伤后,固然会引起同侧视网膜神经节细胞的凋亡和小胶质细胞的增殖,但这一过程是否还会影响到另外一侧的视网膜呢?研究结果表明,随着时间的推移,对侧视网膜中小胶质细胞增殖情况竟然与同侧视网膜类似,也就是说,单侧视神经损伤对对侧眼视网膜的状态有着“波及”的作用,这给我们后面的研究提出了重要的提示——在视网膜变性的研究中,使用对侧眼作为研究的对照组,是否值得审慎考虑?11
6、我们还研究了基因治疗对神经节细胞和神经轴突的保护作用,在研究中我们发现在视神经损伤后,神经轴突的再生会引起生长相关蛋白(GAP-43)表达上调,那么通过腺相关病毒(AAV)介导的GAP-43过表达,是否会促进神经节细胞的存活和轴突再生呢,我们以急性高眼压大鼠为模型,以包装了含有编码GAP-43蛋白序列载体的AAV进行大鼠眼内注射,引起大鼠视网膜上GAP-43蛋白的过表达,但是结果我们发现这一过程反而导致了神经节细胞的存活率降低。10,但是另外一项研究中我们惊喜的证实了通过shRNA介导的RhoA表达抑制作用能够促进神经轴突的再生,这一方面进一步证实了RhoA对神经轴突再生有抑制作用;另外一方面还证明了shRNA或者其他类型的干扰RNA介导的相关基因表达调控这一基因治疗方法,确确实实能够成为神经保护的有效手段。5
7、干细胞研究的热潮,让我们把干细胞治疗与神经结合了起来,研究中我们惊喜的发现往大鼠眼内注射人牙周膜来源干细胞,能够显著提高视神经损伤后神经节细胞的存活和神经轴突的再生能力,并且在体外实验中,把视网膜与人牙周膜来源干细胞共培养,同样证实了这个令人兴奋的结果,这意味着无论在体内还是体外,都揭示了牙周膜干细胞队在神经保护中的作用。13
8、高眼压是青光眼主要危险因素之一,而青光眼的特征性病变为神经节细胞死亡、视神经变性、视乳头凹陷等,我们采用前房注射高渗盐水和房角激光光凝两个方法建立的稳定高眼压模型,可以模拟人类青光眼的主要病理过程,以解释其发病机制并寻求新的治疗方法。另外,我们还针对不同眼压计(tonolab、tonopen、tonovet)的使用及可重复性做了可行性研究并发表了文章4篇。
9、视神经病变是发达国家造成不可逆转的失明和视力障碍的主要原因,全世界有约8000万人备受视神经病变的折磨,但是目前对大多数视神经病变一类的疾病都没有有效的治疗的方法。正是这一现状激发起我们研究人员的决心,多年的研究已经为我们临床上视神经修复和神经保护的治疗提供了非常宝贵的思路和提示,尽管从科学研究结论到临床应用还有非常长的路要走,但是不得不说前景令人振奋。
10、在眼部新生血管疾病方面,我们也做了不少工作。例如,角膜新生血管可导致严重视力损害,血管内皮生长因子在角膜新生血管形成过程中起重要作用。我们通过在角膜表面点滴新型的抗血管内皮生长因子人源化单克隆抗体-贝伐单抗,可明显有效抑制角膜新生血管的形成和发展且对角膜无明显伤害,以此证明贝伐单抗有可能成为一个新的特异性角膜新生血管治疗方法;而眼底新生血管是许多眼部疾病的共同病理特征,我们通过建立激光诱导脉络膜新生血管、高氧诱导鼠视网膜新生血管等不同动物模型并通过玻璃体腔注射、腹腔注射、灌胃等途径注入不同药物来研究其发病机制及治疗的新方法。
动物室还拥有先进设备罗兰小动物视网膜眼底成像系统-RETIMAP, 通过眼电生理、光学相干断层扫描、眼底视网膜荧光造影等模块来检测实验中实验动物眼底视网膜的各种变化。
我们还建立了本实验室与香港中文大学眼科与视觉科学系有着密切的往来与学术合作,研究人员和实验技术人员均到香港进行学习及技术培训。还与国内外一些著名实验室(哈佛大学Larry Benowitz,荷兰皇家脑研究所Joost Verhaagen,西澳大利亚大学Alan Harvey)建立了密切的合作关系,增加了国际间的合作与交流。
“用关爱的心,点亮生命的光”是李嘉诚先生为我们题字的院训,而在我们科研人员的心中,我们更希望用科研的心,点亮生命的光。