2025年5月19日，视觉健康全国重点实验室、温州医科大学附属眼视光医院陈蔚教授、周猛研究员和中国科学院杭州医学研究所杜媛媛研究员团队合作在Genome Medicine杂志在线发表了题为“Spatiotemporal single-cell analysis elucidates the cellular and molecular dynamics of human cornea aging”的研究论文。该研究将单细胞测序（scRNA-seq）和单细胞空间转录组技术（scStereo-seq）相结合，首次构建了人类全角膜衰老的高精度时空转录组图谱，揭示了角膜细胞异质性、干细胞动态及代谢功能随年龄演变的细胞和分子机制，为角膜稳态调控、衰老相关疾病机制及再生医学研究提供了重要理论依据。

研究背景

角膜是人体中一个独特且高度有序的透明组织，其细胞机制的精确协调对于维持角膜的透明度和视觉功能至关重要。然而，随着年龄的增长，角膜的细胞组成、空间结构以及分子特征的系统性变化尚未被充分解析，这在一定程度上限制了对角膜衰老及相关疾病的理解和精准干预治疗策略的开发。研究团队收集了 8例年龄在 33-88 岁之间的人类供体角膜样本，结合 scRNA-seq、scStereo-seq、免疫荧光染色和蛋白印迹等技术，首次绘制了跨年龄维度的全角膜单细胞时空图谱，揭示了角膜衰老的分子特征与细胞演化规律。

原文Figure 1. Spatiotemporal transcriptomic and cell-type atlas of the human cornea.

主要发现与创新

1. 角膜缘干细胞（LSCs）亚群动态与衰老调控：研究鉴定了静息态（QLSCs）与激活态（ALSCs）LSCs亚群，发现QLSCs比例随年龄增长显著减少，导致角膜修复能力衰退。进一步发现HIF1α+QLSCs亚群通过增强血管内皮迁移相关通路，在维持角膜无血管微环境中发挥关键作用，为抑制病理性角膜新生血管提供了潜在靶点。研究还发现了3个ALSCs新亚群，其中 SLC6A6⁺ALSCs 在老年样本中比例逆势升高，为老化干细胞补偿机制提供分子坐标。

原文Figure 2. Spatiotemporal changes in limbal stem cells (LSCs) during corneal aging.

2. 角膜上皮基底细胞“时空向心迁移”模式：既往研究对上皮细胞的“向心性迁移”已有充分的诠释。该研究进一步提出“时空向心迁移”理论，揭示角膜上皮基底细胞随年龄从角膜周边向中央迁移的动态规律，并发现NTRK2+基底细胞亚群在老年角膜中央的富集及其与THBS1的协同作用。该发现为理解角膜上皮的衰老以及为角膜上皮再生障碍的治疗策略指明方向。  

原文Figure 4. Diversity and spatial location of corneal basal cells during aging.

3. 角膜内皮代谢空间异质性与衰老关联：研究发现周边内皮细胞的氧化磷酸化及离子泵（Na⁺/K⁺‑ATPase）转运活性显著高于中央区域，但差异梯度随年龄缩小，提示老年内皮功能补偿空间受限，靶向内皮代谢可能成为延缓角膜衰老的新途径。

原文Figure 6. spatial-molecular and functional heterogeneity of corneal endothelial cells.

总结

该研究利用单细胞测序和空间转录组技术，成功构建了首个涵盖全年龄维度的人类角膜单细胞时空图谱。这一突破性研究不仅详细描绘了角膜细胞的异质性、干细胞亚群的动态变化以及代谢功能随年龄演化的规律，还为角膜稳态调控、衰老相关疾病机制及再生医学研究提供了重要的理论支持。这些发现为未来针对角膜衰老及相关疾病的精准干预策略提供了新的视角和潜在靶点。

作者与基金信息

● 通讯作者: 陈蔚（二级教授、主任医师、博导，国务院特殊津贴专家）、周猛（研究员、博导）、杜媛媛（研究员、博导）。

● 第一作者：姜丹医师、李柯博士、孙一宁博士。

● 基金支持： 国家重点研发计划（2019YFC0840708）、浙江省重点研发项目（2024C03206）等。

期刊简介 | Genome Medicine

Genome Medicine 聚焦将遗传学、基因组学与多组学成果转化到疾病诊断、治疗和精准医学实践，致力于连接基础科研与临床应用两大领域，被誉为“基因组医学领域的桥梁期刊”是转化基因组学/精准医学方向引用率最高的开放获取期刊之一。

最新影响因子：2023 年 Impact Factor (IF) 10.4，5 年 IF 12.6； Q1 Top 5%。

年发文量：2023 年共发表论文 109 篇（含 Original Research、Review 等）。

国内分区：中科院 1 区、遗传学 1 区；领域 Top 期刊。

通讯作者简介：

陈  蔚 二级教授，主任医师，博导，国务院特殊津贴专家。现任温州医科大学眼视光科技创新平台联合中心主任、温州医科大学附属眼视光医院副院长、博鳌超级医院眼科中心主任，国际泪膜和眼表学会（TFOS）中国分会主席，亚洲干眼学会创始理事。获 第六届“国之名医”、浙江省万人计划领军人才等荣誉。主持国家科技部重点研发计划及国自然基金项目6项，以第一和通讯作者在Nature Communications, Genome Medicine, NPJ Digital Medicine, Advanced Functional Materials, The Ocular Surface, Cell Reports Medicine, Mucosal Immunolohy, AJO和IOVS等发表SCI文章百余篇，获授权中日美等国发明专利 21 项，获浙江省科技进步二等奖。在博鳌乐城国际医疗旅游先行区开展特许引进波士顿人工角膜、人工虹膜等 20多项国内首例手术，带领团队开展全蔡司二代新全飞屈光手术设备 、CATALYST飞秒白内障手术设备和药械等真实世界研究并获得八项注册上市。作为国内角膜移植数量前列的手术专家，首创闭合式穿透角膜移植和精准成分板层移植等4项国际新术式，受邀于世界眼科大会等国际会议演讲30余次。建立国家级限制性技术角膜移植实战培训基地，培养国内外医生200余名，推动技术规范化发展。

周  猛 温州医科大学附属眼视光医院、眼视光学院、生物医学工程学院研究员，博士生导师，生物医学信息学系副主任。浙江省高层次人才、爱思唯尔中国高被引学者。长期从事医药大数据和精准医学领域的交叉科学研究，将生物信息技术应用于疾病风险预测、诊断和病理分析等方面，为重大疾病的预防和精准诊疗提供了新的思路和方法。主持国家自然科学基金项目4项，省部级项目多项，作为骨干参与多项国家和省重点研发计划；以一作和通讯作者（含并列）在Nat Comput Sci, Hepatology, Nat Commun, Adv Sci, Mol Cancer, J Immunother Cancer, NPJ Digit Med, Geno Med, BMC Med等国际知名学术期刊发表SCI研究论文80余篇，论文总引用>5000余次，ESI热点论文2篇，ESI高被引论文15篇，H指数40；授权中国发明专利10项；以主要完成人获黑龙江省自然科学技术二等奖，浙江省生物信息学会科技进步奖一等奖。Journal of translational medicine，BMC Genomic Data，Functional & Integrative Genomics等多个SCI期刊副主编和编委。

杜媛媛 中国科学院杭州医学研究所研究员，博士生导师。长期致力于以人多能干细胞定向分化和谱系重编程为平台，研究人体细胞命运决定及功能维持的内在机制，旨在实现人体细胞的体外大规模制备、疾病模型的构建以及细胞替代治疗。作为核心成员参与全球首例人自体多能干细胞衍生的胰岛细胞治疗1型糖尿病的临床研究。以第一作者和通讯作者（含共同）在Science、Cell、Nature Medicine、Cell Stem Cell、Nature Metabolism、Cell Research等期刊发表研究论文。

共同一作介绍：

姜  丹 香港大学眼科博士，温州医科大学博士后，温州医科大学附属眼视光医院主治医师、硕士生导师、校聘副研究员。擅长角膜和眼表疾病的诊断与治疗。长期致力于干细胞治疗眼病以及眼表疾病代谢重编程的研究。主持并参与了多项国家自然科学基金项目，以第一作者和通讯作者（含共同）在Genome Medicine，Theranostics, Cell Death & Disease，Eye and Vision和Investigative Ophthalmology & Visual Science等期刊发表研究论文多篇。

李  柯 博士研究生，研究方向聚焦于通过单细胞及空间转录组技术解析眼及相关疾病组织微环境。主持完成浙江省教育厅科研项目1项，申请发明专利1项。以第一作者（含共同）在Hepatology，Genome Medicine，Experimental & molecular medicine等高水平期刊发表论文多篇。

孙一宁 博士研究生，研究方向聚焦于眼科疾病的基因组学和单细胞空间组学分析，申请发明专利1项。在Genome Medicine，Investigative Ophthalmology & Visual Science、中华眼视光学与视觉科学等高水平期刊发表论文多篇。