ヒト眼球と末梢網膜の細胞アトラス

Cell Atlas of The Human Fovea and Peripheral Retina.

• Wenjun Yan
• Yi-Rong Peng
• Tavé van Zyl
• Aviv Regev
• Karthik Shekhar
• Dejan Juric
• Joshua R Sanes

抄録

不可逆的な失明のほとんどは網膜疾患に起因しています。失明疾患の病因の理解を深めるために、我々は単一細胞RNAシーケンス（scRNA-seq）を用いて、7人の成人ヒトドナーの眼窩と末梢網膜から採取した約85,000個の細胞のトランスクリプトームを解析しました。その結果、光受容体、水平細胞、双極細胞、アマクリン細胞、網膜神経節細胞、非神経細胞の6つのクラスに分類される58種類の細胞が同定された。ほぼすべての型が網膜の2つの領域で共有されているが、共有されている型のコホートでは、小葉型と末梢型の間で遺伝子発現や割合に顕著な違いが見られた。次に、ヒト網膜アトラスを用いて、失明疾患の原因または危険因子として暗示されている636個の遺伝子の発現をマッピングした。その多くは、細胞クラス、タイプ、または領域特異的なパターンで発現していた。最後に、ヒトとシノモルグスザル（Macaca fascicularis）との間で、細胞型の遺伝子発現シグネチャーを比較した。その結果、ヒトの細胞型の90％以上がサルで以前に同定された細胞型と一致しており、疾患関連遺伝子の発現は両種間でほぼ保存されていることが明らかになった。これらの結果は、失明性疾患のモデル化にサルを用いることの妥当性を示し、視覚処理の基礎となる分子機構の研究の基礎を提供するものである。

Most irreversible blindness results from retinal disease. To advance our understanding of the etiology of blinding diseases, we used single-cell RNA-sequencing (scRNA-seq) to analyze the transcriptomes of ~85,000 cells from the fovea and peripheral retina of seven adult human donors. Utilizing computational methods, we identified 58 cell types within 6 classes: photoreceptor, horizontal, bipolar, amacrine, retinal ganglion and non-neuronal cells. Nearly all types are shared between the two retinal regions, but there are notable differences in gene expression and proportions between foveal and peripheral cohorts of shared types. We then used the human retinal atlas to map expression of 636 genes implicated as causes of or risk factors for blinding diseases. Many are expressed in striking cell class-, type-, or region-specific patterns. Finally, we compared gene expression signatures of cell types between human and the cynomolgus macaque monkey, Macaca fascicularis. We show that over 90% of human types correspond transcriptomically to those previously identified in macaque, and that expression of disease-related genes is largely conserved between the two species. These results validate the use of the macaque for modeling blinding disease, and provide a foundation for investigating molecular mechanisms underlying visual processing.