《SCIENCE ADVANCES》：Functional targeting of PTTG1 in pericytes restores vascular integrity in diabetic retina
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周细胞丢失是糖尿病视网膜病变（DR）早期发病的关键事件，但其功能障碍的分子机制尚未完全阐明。研究人员利用单细胞RNA测序构建了包含37982个细胞的糖尿病与非糖尿病小鼠视网膜细胞图谱，鉴定出一个此前未被识别的、高表达垂体瘤转化基因1（Pttg1）的周细胞亚群，
周细胞丢失是糖尿病视网膜病变（DR）早期发病的关键事件，但其功能障碍的分子机制尚未完全阐明。研究人员利用单细胞RNA测序构建了包含37982个细胞的糖尿病与非糖尿病小鼠视网膜细胞图谱，鉴定出一个此前未被识别的、高表达垂体瘤转化基因1（Pttg1）的周细胞亚群，该亚群在糖尿病视网膜中显著富集。功能实验表明，利用CRISPR-Cas9或小干扰RNA介导的PTTG1沉默，可在高糖应激下恢复周细胞的稳定性及屏障支持功能。在体内实验中，通过病毒载体或周细胞特异性腺相关病毒（AAV）递送系统敲低Pttg1，可改善糖尿病小鼠的视网膜血管完整性并减少血管功能障碍。整合转录组学与代谢组学分析显示，PTTG1沉默可重塑细胞代谢，调节糖酵解通量并减轻氧化应激。此外，研究人员开发了一种基于球形核酸的siPttg1纳米载体（sTDN-siPttg1），该疗法在DR模型中显著改善了视网膜血管功能障碍。这些发现表明，PTTG1是DR中周细胞代谢稳态与微血管功能的关键调控因子，凸显了其作为糖尿病微血管并发症治疗靶点的转化潜力。
研究背景与意义
糖尿病视网膜病变（DR）是糖尿病最常见的微血管并发症，也是导致视力丧失的主要原因。目前临床标准疗法抗血管内皮生长因子（anti-VEGF）主要针对晚期病理性新生血管，无法逆转早期微血管损伤，且面临耐药性问题。早期周细胞丢失与功能障碍是DR发生的始动环节，但高血糖如何通过代谢应激导致周细胞损伤的具体分子机制尚不明确。鉴于周细胞在维持血-视网膜屏障（BRB）及血管稳定性中的核心作用，解析其异质性及疾病状态下的转录调控机制，对于开发针对早期DR的疾病修饰疗法至关重要。本研究发表于《SCIENCE ADVANCES》，旨在通过单细胞分辨率解析糖尿病视网膜周细胞亚群特征，寻找潜在干预靶点，并开发相应的精准递送策略。
主要技术方法
研究人员采用链脲佐菌素（STZ）诱导的1型糖尿病小鼠模型及氧诱导视网膜病变（OIR）模型。利用10× Genomics平台进行视网膜组织单细胞转录组测序（scRNA-seq），结合生物信息学分析鉴定差异表达的亚群与基因。通过慢病毒介导的短发夹RNA（shRNA）及CRISPR-Cas9基因编辑技术进行体内外基因敲低验证。整合转录组学与气相色谱-质谱（GC-MS）非靶向代谢组学分析揭示下游机制。在临床层面，收集特发性黄斑前膜（iERM）、增殖性糖尿病视网膜病变（PDR）及早产儿视网膜病变（ROP）患者的手术标本进行免疫荧光验证。最后，利用四面体框架核酸（tFNA）构建球形核酸纳米载体（sTDN）实现siRNA的眼内高效递送，并通过电生理及组织学评估疗效与安全性。
研究结果
Single-cell transcriptomic analysis of diabetic retinas identifies a Pttg1-driven angiogenic pericyte subcluster
研究人员通过对糖尿病及非糖尿病小鼠视网膜进行单细胞测序，注释出10种主要细胞类型，并进一步将周细胞分为三个转录亚群：炎症应激型、收缩型和促血管生成型。分析发现，促血管生成型周细胞亚群中，垂体瘤转化基因1（Pttg1）是糖尿病状态下上调最显著的基因，且在糖尿病视网膜中特异性高表达。
PTTG1 expression is elevated in diabetic retina and mainly localized to pericytes
通过qRT-PCR、Western blot及三维共聚焦成像验证，PTTG1蛋白水平在糖尿病视网膜中随时间推移逐渐升高，且主要与周细胞标志物NG2及PDGFRβ共定位，而在内皮细胞、星形胶质细胞等其他视网膜细胞中几乎不表达。临床样本证实，PTTG1在PDR和ROP患者的纤维血管膜（FVM）周细胞中高表达，而在非糖尿病对照的特发性黄斑前膜（iERM）中表达极低。
PTTG1 suppression improves pericyte function and mitochondrial health under high-glucose conditions
在高糖刺激的体外模型中，敲低PTTG1显著增强了周细胞向内皮细胞的迁移招募能力，减少了细胞凋亡。机制上，PTTG1沉默抑制了高糖诱导的线粒体膜电位崩溃，维持了线粒体极化状态，改善了细胞活力。
Pttg1 silencing alleviates retinal vascular dysfunction and pericyte loss
在体实验显示，通过玻璃体腔注射靶向Pttg1的shRNA病毒，有效降低了糖尿病小鼠视网膜血管渗漏，减少了无细胞毛细血管的形成，并挽救了周细胞丢失。利用周细胞特异性AAV递送系统进一步证实了靶向抑制周细胞内Pttg1可改善视网膜血管完整性。
Transcriptomic and metabolomic profiling reveals altered pathways following PTTG1 silencing
整合组学分析表明，沉默PTTG1导致974个差异表达基因及419种代谢物发生显著改变。通路富集分析指出糖酵解或糖异生是最显著受影响的途径，提示PTTG1通过调控代谢重编程发挥作用。
PTTG1 silencing alleviates high glucose–induced mitochondrial dysfunction and glycolytic impairment in pericytes
机制深入研究发现，PTTG1沉默下调了HK1、ENO2和LDHA等关键糖酵解酶的表达，降低了细胞外酸化率（ECAR）及乳酸、丙酮酸水平，从而抑制了过度激活的糖酵解。同时，PTTG1敲低恢复了细胞内谷胱甘肽（GSH）和还原型辅酶I（NADH）水平，降低了活性氧（ROS）积累，改善了线粒体呼吸功能。
Clinical samples confirm aberrant PTTG1 expression in retinal diseases
临床标本免疫染色验证了PTTG1在PDR和ROP患者新生血管膜周细胞中的异常高表达，与小鼠模型及单细胞数据一致，确立了PTTG1作为人类DR病理标志物的潜力。
Targeted silencing of Pttg1 via DNA nanocarrier–based siRNA platform alleviates retinal vascular dysfunction
研究人员开发了基于四面体框架核酸（tFNA）的球形核酸纳米载体（sTDN-siPttg1）。玻璃体腔注射该纳米药物可有效沉默视网膜Pttg1，显著减少血管渗漏和无细胞毛细血管，恢复视网膜电图（ERG）的暗视b波振幅。长期安全性评估显示，该治疗未引起视网膜神经节细胞毒性或细胞凋亡。
讨论与结论
本研究重新定义了糖尿病视网膜中的周细胞异质性，首次鉴定出Pttg1+促血管生成样周细胞亚群的病理性扩张。研究证实PTTG1作为上游转录调控因子，通过驱动糖酵解过度激活，导致氧化还原失衡和线粒体应激，从而引起周细胞功能障碍。与传统抗VEGF疗法不同，靶向PTTG1旨在纠正周细胞内在代谢缺陷以恢复血管支持功能，为早期DR干预提供了新范式。研究人员利用tFNA纳米复合物实现了对视网膜血管的优先递送，并在糖尿病小鼠中验证了疗效与安全性。尽管PTTG1在肿瘤中常作为癌基因，但在DR治疗中，通过周细胞特异性靶向递送可最大限度降低脱靶风险。该研究也存在一定局限性，如STZ模型无法完全模拟人类2型糖尿病的代谢复杂性，且单细胞测序对稀有周细胞亚群的捕获深度有限。综上所述，该研究揭示了PTTG1介导的代谢重编程是连接高血糖与血管不稳定的关键纽带，提出的周细胞靶向疗法具有重要的临床转化前景。
