【正文】 基因組關(guān)聯(lián)分析與陽性區(qū)域的 Ultra Deep Resequencing 定位群體水平的病理性近視易感基因。 研究目標(biāo)： 利用基因組學(xué)、群體遺傳學(xué)和表觀遺傳學(xué)的最新策略手段，在全基因組水平上從家系連鎖分析和候選區(qū)域重測序，重癥散發(fā)樣本的外顯子和調(diào)控區(qū)域 重測序，大規(guī)模全基因組關(guān)聯(lián)分析和驗證，模式動物的轉(zhuǎn)錄組和甲基化分析以及人眼鞏膜細胞系的遠程調(diào)控元件分析等不同層面，多角度地定位和驗證若干具有代表性的病理性近視易感基因，并發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致發(fā)病的功能性突變或多態(tài)位點。 研究目標(biāo)： 明確鞏膜細胞外基質(zhì)合成和降解的動態(tài)過程；闡明近視發(fā)生發(fā)展過程中膠原 I，II，和 V 及 MMP 等的表達改變及其調(diào)控因素；闡明鞏膜細胞外基質(zhì)合成和降解的調(diào)控機制及細胞信號通路；闡明鞏膜細胞外基質(zhì)改變 導(dǎo)致 近視的機制；闡明某些人類病理性近視的發(fā)病機制。 研究目標(biāo)： 利用各種近視動物模型及基因敲除和轉(zhuǎn)基因小鼠，明確近視發(fā)生發(fā)展過程中多巴胺能無長突細胞的改變，多巴胺能無長突細胞胞外的多 巴胺濃度的改變及其與近視發(fā)生發(fā)展的關(guān)系，以及多巴胺合成、代謝、轉(zhuǎn)運等各環(huán)節(jié)上的改變，明確近視對小鼠多巴胺能無長突細胞自發(fā)放電、對光反應(yīng)、膜電位、受體和轉(zhuǎn)運體的影響，以及對視網(wǎng)膜神經(jīng)元之間信號通路的影響；進一步確定多巴胺能無長突細胞在近視的發(fā)生發(fā)展過程中的作用及其生理機制，明確 D1受體和 D2受體在近視形成中的作用，從而進一步闡明 DA神經(jīng)遞質(zhì)在近視中的機制。 研究內(nèi)容： 1）、獲得我國學(xué)齡期兒童近視的動態(tài)發(fā)病率資料 2）、闡明與我國學(xué)齡期兒童近視相關(guān)的危險因素和保護因素 3） 、 闡明我國學(xué)齡期兒童近視變化規(guī)律及特征 4）、驗證學(xué)齡期 兒童 近視干預(yù)的有效性及其機制。 研究目標(biāo)： 建立一個 有足夠樣本數(shù)同時穩(wěn)定的學(xué)齡期 兒童近視研究隊列，搜集和篩選與我國學(xué)齡期兒童近視發(fā)生發(fā)展相關(guān)的各種因素，尤其是關(guān)鍵環(huán)境因素，動態(tài)觀察學(xué)齡期兒童近視的發(fā)展規(guī)律，探索近視的發(fā)生及進展的機制。 三、 課題設(shè)置 、 課題之間的相互關(guān)系 、 以及與項目總體目標(biāo)和五年目標(biāo)的關(guān)系。這對研究人眼調(diào)節(jié)機制，克服傳統(tǒng)眼科 儀器在調(diào)節(jié)研究領(lǐng)域存在的應(yīng)用困難具有重要意義。m）、一臺超長掃描深度的頻域 OCT（掃描深度達 ）及 OCT 與功能測量的同步技術(shù) 。磁共振成像和高分辨腦電、透顱磁刺激、眼動等結(jié)合，和認(rèn)知科學(xué)和心理學(xué)行為實驗系統(tǒng)、計算系統(tǒng)配套，形成了一個具備高時間分辨率和高空間分辨率的 中樞分析平臺。 這是 由陳霖院士領(lǐng)導(dǎo)的 與本課題有關(guān)的 中國科學(xué)院生物物理研究所 、腦與認(rèn)知科學(xué)國家重點實驗室，其 實驗平臺有：以磁共振成像為核心的腦功能成像實驗平臺， 裝備了國內(nèi)第一臺專門用于科研的 3T 磁共振成像系統(tǒng)。 此項目利用前期發(fā)現(xiàn)的多巴胺在近視中的作用，并深入研究其機制，具備明顯的優(yōu)勢和特色。近 10年來，在原來較強的細胞內(nèi)記錄、染色技術(shù)的基礎(chǔ)上，膜片鉗、免疫組化、電鏡、共聚焦 、 鈣成像等技術(shù)均已漸臻成熟。涉及的技術(shù)包括免疫組化，激光共聚焦技術(shù)，各種模式膜片鉗，鈣成像，微透析技術(shù)及高效 液相層析分析 ； 應(yīng)用的標(biāo)本有灌流視網(wǎng)膜鋪片，視網(wǎng)膜薄片，單個分離細胞，培養(yǎng)細胞等，從而有可能對研究主題形成較完整，深入的認(rèn)識，體現(xiàn)了現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)的特點。 在近視動物模型方面：本項目依托單位溫州醫(yī)學(xué) 院是衛(wèi)生部視覺科學(xué)重點研究實驗室和科技部省部共建國家重點實驗室培育基地，在近視的動物模型方面的研究一直處于國際領(lǐng)先地位，特別是獨創(chuàng)了小鼠的屈光、眼軸及各曲面的曲率檢測技術(shù)和設(shè)備平臺，使得小鼠作為近視模型成為可能，目前在以小鼠為近視模型的研究方面具有 明顯 特色和優(yōu)勢 ，已首次發(fā)現(xiàn)腺苷 A2A 受體基因敲除小鼠出現(xiàn)近視，而多巴胺 D2 受體因敲除小鼠出現(xiàn)遠視。本項目依托由陳潤生院士領(lǐng)導(dǎo)的中國科學(xué)院生物物理研究所生物信息學(xué)實驗室，該實驗室是國內(nèi)最早從事生物信息學(xué)和基因組學(xué)研究的實驗室之一。同時，兩個獨立的大樣本同期參與，相互驗證，本項目依托的中國科學(xué)院北京基因組研究所在復(fù)雜性疾病的 基因定位和易感基因的研究上一直處于領(lǐng)先地位，并進行了大量的前期預(yù)實驗，獲得令人鼓舞的初步結(jié)果 。 二、 創(chuàng)新點和特色 課題的主要創(chuàng)新點和特色包括 以下 6 個方面： 本課題提出視 覺信號處理傳遞和加工異常導(dǎo)致近 視 的關(guān)鍵科學(xué)問題，并圍繞此科學(xué)問題展開 6 個方向的研究，研究其在近視形成和并發(fā)癥出現(xiàn)上的作用及其機制，從設(shè)計上體現(xiàn)出創(chuàng)新性和特色。 項 目名稱： 近視發(fā)病機理及干預(yù)的基礎(chǔ)研究 首席科學(xué)家： 瞿佳 溫州醫(yī)學(xué)院 起止年限： 至 依托部門： 浙江省科技廳 二、預(yù)期目標(biāo) 總體目標(biāo)： ? 闡明視覺信號處理傳遞和加工及其異常所導(dǎo)致的近視發(fā)生發(fā)展機制，對近視發(fā)病機制及干預(yù)方法進行多方面、多層次研究 ? 為近視的預(yù)警、預(yù)防、診斷、干預(yù)和藥物篩選提供新的思路、新的途徑，同時降低近視導(dǎo)致的盲和低視力的發(fā)生 ? 指導(dǎo)、研發(fā)可去除近視誘發(fā)危險因素的相關(guān)產(chǎn)品之工業(yè)設(shè)計、標(biāo)準(zhǔn)制定等 ? 理解或闡明生物或器官普適性的現(xiàn)象及機理，如環(huán)境調(diào)控生物器官生 長及功能發(fā)育，神經(jīng)傳遞和信號處理機制等 5 年目標(biāo)： ? 從異常視覺信號輸入、視覺信息加工與處理角度闡明近視發(fā)生機理，并為干預(yù)、防治提供理論依據(jù) ? 通過流行病學(xué)等手段，動態(tài)觀察各類視覺輸入對近視的誘導(dǎo)或干預(yù)作用及其機制 ? 闡明視網(wǎng)膜多巴胺類物質(zhì)在近視發(fā)生中的作用及其機制 ? 明確鞏膜細胞外基質(zhì)改變及調(diào)控導(dǎo)致的近視發(fā)病機制 ? 定位和驗證若干具有代表性的病理性近視易感基因，確定導(dǎo)致近視發(fā)病的功能性突變或多態(tài)位點及發(fā)病機理 ? 發(fā)現(xiàn)并鑒定與近視相關(guān)的視網(wǎng)膜、鞏膜上的非編碼 RNA 及其作用機制 ? 闡明病理性近視并發(fā)癥的發(fā)病機制，探討在視 覺信息加工與處理層面的干預(yù)、預(yù)防和減緩并發(fā)癥的發(fā)生之方法和手段 ? 培養(yǎng)近視研究領(lǐng)域領(lǐng)軍人物，引進 “千人計劃 ”12 名，培養(yǎng) “長江學(xué)者 ” 12名，杰出青年基金 12 名，博士生 2030 名 ? 發(fā)表 SCI 論文 60 篇以上，在本相關(guān)領(lǐng)域最有影響力的刊物上發(fā)表論文 20篇以上， IF10 的 5 篇以上，申請發(fā)明專利 5 項 ? 進一步建成并完善具有國際水平的近視模式動物平臺、近視流行病學(xué)調(diào)查平臺、近視生物學(xué)研究平臺、近視基因組學(xué)技術(shù)平臺、近視臨床治療研究中心 ? 增強在國際上的顯示度，特邀報告 10 次以上，爭取主辦第 14 或 15 屆國際近視研 究大會，在國際近視研究領(lǐng)域和學(xué)術(shù)大家庭具有話語權(quán)、發(fā)言權(quán) 三、研究方案 一、 實現(xiàn)項目預(yù)期目標(biāo)的總體思路 本項目 將緊緊圍繞“ 視覺信號處理傳遞和加工異常 如何 導(dǎo)致近視 ” 這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)和科學(xué)問題 進行研究， 從視覺信號處理傳遞和加工相關(guān)的 環(huán)境、基因及其相互作用，在視覺中樞、眼球視網(wǎng)膜、鞏膜上的作用及其相互聯(lián)系，在臨床表現(xiàn)和干預(yù)等方面既相互獨立而又密切聯(lián)系的層面上 探索相關(guān)環(huán)境因素（特別是視覺刺激）是如何影響在視網(wǎng)膜上導(dǎo)致視覺信號傳遞及加工通路異常，從而引起鞏膜細胞外基質(zhì)以及纖維形態(tài)的改變，最終導(dǎo)致了近視產(chǎn)生的 ，以及該 途徑中視網(wǎng)膜和鞏膜的基因表達和調(diào)控；探索 這些環(huán)境和遺傳因素是否通過中樞途徑，經(jīng)過視網(wǎng)膜的模糊適應(yīng)和調(diào)節(jié)等機制對眼球的發(fā)育進行中樞調(diào)控；另一方面，對于病理性近視，進一步研究視覺信號通路異常是如何對視網(wǎng)膜本身 產(chǎn)生 影響、 繼而 引起鞏膜改變，最終又逆向影響到視網(wǎng)膜等部位 產(chǎn)生 并發(fā)癥。 4) 激活耳蝸毛細胞再生重建聽覺功能的實驗研究：毛細胞不能自發(fā)再生是感音神經(jīng)性聾防治難題的關(guān)鍵，擬通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)在損傷耳蝸轉(zhuǎn)入調(diào)控 細胞周期的關(guān)鍵因子。 Connexin、 SLC26A4 和 Foxi1 基因缺失突變均導(dǎo)致耳蝸內(nèi)環(huán)境平衡紊亂，最終導(dǎo)致毛細胞功能障礙和損傷，在毛細胞損 傷之前通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)修正基因缺陷可以修復(fù)遺傳缺陷所致聽力障礙。 2) 人遺傳性耳聾鼠模型（ Mouse models of human deafness）轉(zhuǎn)基因干預(yù)實驗研究：通過轉(zhuǎn)染正常（野生型）基因，使之在耳蝸結(jié)構(gòu)穩(wěn)定表達，發(fā)揮基因的正常功能，糾正遺傳缺陷所致耳聾。 2) 老年性聾早期分子診斷：根據(jù)毛細胞線粒體常見缺失和核基因突變在耳蝸損傷中的作用，確定老年性聾易感基因及其突變，在此基礎(chǔ)上研究老年性聾早期分子診斷技術(shù)與理論。闡明環(huán)境因素、核基因背景和線粒體突變異質(zhì)性在耳聾發(fā)生發(fā)展過程中所起的作用及機制。以線粒體為切入點，從氧化應(yīng)激反應(yīng)、線粒體 MPTP 狀態(tài)、凋亡信號途徑、凋亡基因和氧化應(yīng)激反應(yīng)相關(guān)基因及其相應(yīng)的 miRNA 調(diào)控等幾個層面系統(tǒng)研究毛細胞損傷機制。重點研究耳聾基因?qū)е轮囟雀幸羯窠?jīng)性聾及先天性聾的發(fā)病機制，同時探索致聾基因之間的相互關(guān)系及相互作用。培養(yǎng)一批優(yōu)秀的博士后、博士研究生和碩士研究生。 獲得國家發(fā)明專利或國際專利45 項，發(fā)表 SCI 論文 10 篇，爭取 國家級獎勵 12 項。完成項目匯報工作及成果鑒定 ，組織申報國家級獎勵。 啟動研究項目，初步匯總各單位生物資源庫，完善建立的出生缺陷平臺資源 第二年 在已經(jīng)收集的遺傳性聾大家系中，運用大家系連鎖定位分析，基因組關(guān)聯(lián)分析，基因功能性克隆等策略發(fā)現(xiàn)新耳聾相關(guān)基因和相關(guān)突變，研究核基因和線 粒體基因組在耳聾發(fā)病過程中所起的作用，研究調(diào)控氧化應(yīng)激反應(yīng)、線粒體MPTP 狀態(tài)、凋亡信號途徑及其相應(yīng)的 miRNA 調(diào)控等層面篩選 并發(fā)現(xiàn) 出 35 個感音神經(jīng)性聾易感基因，啟動基因型 表型關(guān)聯(lián)研究； 新耳聾基因功能鑒定； 研究毛細胞損傷機制，獲取 35個關(guān)鍵因子或 miRNA， 發(fā)表 SCI 文章 510 篇，申請專利24 項 系統(tǒng)研究毛細胞損傷的途徑和分子機制； 第三年 完成 我國常見耳聾相關(guān)基因的功能 的研究及 耳聾相關(guān)基因（ GJB 基因突變、大前庭水管綜合癥等）的致聾機制；在調(diào)控氧化應(yīng)激反應(yīng)、線粒體MPTP 狀態(tài)、凋亡信號 途徑及其相應(yīng)的 miRNA 調(diào)控等不同層面保護毛細胞免于損傷，重點研究抗凋亡策略保護毛細胞慢性損傷 ，毛細胞再生及干細胞移植實驗。 6. 在團隊方面，我們組建了一支高水平的聽覺醫(yī)學(xué)研究隊伍，由 1 名院士、 1 名“長江學(xué)者計劃 ”特 聘教授及 3 名國家杰出青年基金獲得者率領(lǐng)的團隊擁有豐富的研究經(jīng)驗和堅實的科研實力。 4. 在技術(shù)方面，研究方案中涉及的基因芯片技術(shù)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、干細胞定向分化技術(shù)、耳蝸細胞增殖和分化研究方法、細胞凋亡、毛細胞單細胞生理、聽覺功能鑒定等實驗技術(shù)已為申請者熟練掌握，已經(jīng)成為各相關(guān)課題組的常規(guī)實驗技術(shù)和方法， 這些實驗技術(shù)的掌握是保證本項目順利進行的基礎(chǔ)。我們已經(jīng)擁有了研究方案中涉及的轉(zhuǎn)基因鼠動物模型及斑馬魚研究基地，建立了全國的新生兒聽力篩查網(wǎng)絡(luò)，收集了大量的遺傳性聾家系及建立了龐大的標(biāo)準(zhǔn)化 DNA 樣本庫。 2. 在理論方面，本項目提出的關(guān)鍵科學(xué)問題和科研思路具有科學(xué)依據(jù)，代表了世界上感音神經(jīng)性聾發(fā)病