北京地区普通高等学校北京市级重点实验室申报书.doc

北 京 地 区 普 通 高 等 学 校北 京 市 级 重 点 实 验 室申 报 书实验室名称：眼科与视觉科学实验室 学科门类：临床医学 申请学校：首都医科大学 通讯地址：北京市东城区东交民巷1号邮政编码：100730 联 系 人：王宁利 电 话传 真E-MAIL ： 北京市教育委员会北京市科学技术委员会2007年 10 月一、实验室基本情况名 称眼科学与视觉科学实验室建立时间2004年10月通 讯地 址北京市东城区东交民巷1号隶属一级学科名称及代码临床医学 （1002）隶属二级学科名称及代码眼科学（100212）主要研究方向及研究内容1. 青光眼发病机制及防治药物研究2. 眼底病的病因学及防治研究3. 致盲性角膜病防治的实验研究4. 眼部肿瘤诊断和防治研究5. 高度近视发病机制及防治策略研究6. 遗传性眼病的实验研究实验室面积2380平方米设备总值2692.77万元十万元以上台件数142件、套科技人员高级：42人 中级：20 人 初级： 0人负责人姓名年龄职务职称学术专长王宁利50副院长北京眼科学院院长教授、主任医师青光眼、视觉科学、眼遗传徐亮54研究所所长研究员青光眼、流行病学刘宁朴43眼底病主任主任医师眼底病、眼遗传潘志强42眼库主任主任医师角膜病李 彬50眼科病理室主任研究员眼科肿瘤卢清君37科教办副主任副研究员眼科基础二、实验室建立的目的及意义研究领域（方向）最新进展、发展趋势、应用前景及对北京地区经济社会发展的作用和意义。建设目的为解决眼科和视觉科学领域内重大科学问题，围绕眼科疾病的发病机理、诊断、预防和治疗等方面的热点问题，开展创新性研究，培养创造性人才，获取自主知识产权的原创性成果，推动本学科领域基础科研的全面发展，建立国内一流水平的眼科和视觉基础研究和应用基础研究平台。为促进学科建设和社会经济发展奠定创新平台。依托单位本实验室依托于首都医科大学眼科学院和附属北京同仁医院眼科中心，由视觉科学实验室、北京市眼科研究所，同仁眼库组建而成。依托的学科是教育部国家重点学科及北京市重点学科；是首都医科大学眼科硕士研究生、博士研究生培养点，以及首都医科大学眼科学博士后流动站，是教育部“国家生命科学与人才培养基地”承担单位之一。实验室建立的意义一、建立眼科学实验室是医疗卫生和防盲事业的需要眼是人体最重要的感觉器官。眼科学以最大限度地保护和修复人的视觉器官为研究方向，随着现代科技领域中的新兴技术如信息技术、新材料技术、生物工程技术等的发展，推动了眼科学的进步。眼科学是医学领域中重要的学科之一，据世界卫生组织资料统计，全球目前约有4500万盲人，全球每年约有至少700万人口因眼病导致视力丧失；成为重要的社会问题。目前，眼盲和视力损伤是世界范围内的公共卫生、社会和经济问题，在我国盲人数约670万，双眼低视力患者约1200万，按照北京市人口占全国人口的比例来推算，北京盲人数约在5.2万，双眼低视力患者约为9.3万，这些盲人及低视力群体的存在是首都经济发展和社会进步的沉重负担。北京同仁眼科中心的眼病研究在北京市包括全国已经处于领先地位，目前北京市范围内还没有针对眼病研究的重点实验室，而庞大的眼病患者群体，防盲事业已经要求在北京市建立防盲治盲为主要方向的眼病研究平台成为迫切需要的任务。重点实验室建立后可以更加高效率的促进眼科学整体学术地位的提升，并成为创新技术的开发平台，促进眼病临床诊治技术的提高。二国内外眼科学与视觉科学实验室建设现状国外的眼科与视觉科学研究存在多种模式：一种模式是设立独立的眼科研究所依托在大学的眼科学系，由基础学者专职从事眼科研究；另外一种常见模式是有基础科研人员依托在神经科学或其他相关学科进行与视觉科学相关的基础研究。各种模式各有利弊，互为补充。在美国，依托国家健康研究所（NIH）体制，分离形成了独立的国家眼科研究所（NEI），是唯一的独立学科的国家研究所。为美国眼科学整体学术地位维持在一流水平发挥了重要作用，成为眼科学科建设的重要保障。但是，欧美眼科学研究多是根据理论为依托导向，发展科研课题的，例如在视觉科学研究中主要是依托神经科基础理论，相对于临床应用的存在一定程度的偏离。而在我国由于眼科患者众多，其中影响生活能力的盲目占有相当比例，解决临床工作中常见疾病、多发疾病在诊断治疗过程面临的难题是在我国建立疾病相关研究中心的根本出发点，另外由于欧美相关研究缺乏以地区流行病学特点为背景的科研特色，其部分科研成果在我国推广也受到了一定的限制，延长了周期。国内眼科专门研究所建设相对滞后，比较有影响力的只有同仁眼科中心的北京眼科研究所、中山眼科中心的研究所、及山东省眼科研究所。其中北京市眼科研究所历史悠久，学术积累深厚，自50年代张晓楼教授建所以来注重学科建设和人才培养，现在已经形成为学科特色齐全、有固定的科研人员队伍的优势学科。并且依托北京同仁医院这个大型综合型医院，使得眼科与全身各个学科能够紧密联系，在眼与全身性疾病研究中具有更好的基础。中山眼科中心和山东省眼科研究所的建设时间短，规模和实力相当或者高于本眼科中心，但是中山眼科中心作为独立的眼科医院，其研究领域仅仅局限于眼局部，不能更好的与其他科室联合，深入推进眼科疾病的研究。而山东眼科研究所其学科特色显著体现在针对角膜病的研究领域内，没有注重其他，学科建设相对单一。总体来说，国内现有的眼科研究机构都存在学科发展不均衡，对学科发展的支撑力度相对不足。三、建立实验室是学科发展的需要本项目建设的“眼科学与视觉科学实验室”将同仁眼科中心的资源充分整合起来，联合了眼科学院视觉科学实验室、同仁眼科临床检测实验室和北京市眼科研究所，形成一个整体的眼科学与视觉科学实验室。本实验室依托的首都医科大学附属北京同仁医院眼科中心于2002年1月被教育部批准为国家级重点学科，利用首都医科大学基础研究平台于2003年成立了“首都医科大学眼科学院”，横跨学校其它附属医院的相同学科，进行科学研究、教育资源的整合。目标是建设成为一个临床与基础相结合的眼病研究实验室，促进提升本学科的学术水平和学科地位，更好的发挥目前本学科所拥有的临床优势，开创具有自主知识产权的新技术、新理论。本学科拥有大量的医疗资源，同仁眼科中心住院床位达到420张，全年平均日门诊量已超过2000人次，其中70%以上是来自全国各地的疑难眼病患者。北京市眼科会诊中心设立在北京同仁眼科中心，她集中了北京市各医院的优秀人才和专家队伍，负责诊治来自全国各地的疑难杂症。同时本学科还集中了北京市的科研力量，共同进行相关疾病的科技攻关。在临床新技术和新药物的开发、科研课题的实施、人才梯队的建立、学科专业骨干的培养等多方面逐步形成了具有国内代表性的学术团体。本学科的发展已经形成了一定的学科影响力和引导作用。丰富的医疗资源为临床教学实践和眼病科研提供了保障。本学科的高级职称人数达到84人，其中教授（主任医师）41人，副教授（副主任医师）43人，具有博士学位人员50人。这些高级专业人才根据各自特长开展科学研究，目前进入实验室从事科研工作的科技人员已经达到42人，其中包括各级大型科研项目的主持人或主要项目承担者。本学科还充分利用“北京WHO防盲合作指导中心”和“全国防盲指导中心”等机构，将防盲和新技术推广结合在一起；利用临床领域的优势积极开展各专业的继续教育培训班；积极开展国际、国内合作，开拓交叉领域的合作；经过五年的重点学科建设，有效的整合了学科建设资源，成立了同仁眼科中心、建立了“眼科学院”，整体学科的学术地位和社会影响力已经居于全国一流水平，巩固了本学科在国内的学术地位，已经形成国内三级学科门类最齐全、国际合作广泛、教育平台最好、医疗服务覆盖面最广的学科，形成了“医、教、研、发”和防盲等综合实力一流的学科。在本学科整体规划下，建设以基础科研为主流导向的重点实验室是本学科在近期内发展的重要工作方向，重点实验室的建设将推动学科向更高的层次进步，同时也是同仁眼科将临床资源和人才优势发展成为具有自主知识产权的生产力的必需条件。重点实验室与临床优势互惠互利，必将成为推动本学科新技术开发和推广的动力，可以带动经济发展并产生巨大的社会效益。三、实验室现有工作基础 科研平台建设基础：眼科学院在整合原有资源的基础上，新建了视觉科学实验室，成为眼科基础研究的重要基地，目前拥有四个技术平台（详见附件）：1. 视觉科学基础实验室：拥有分子和细胞生物学、分子病理学、生化学、免疫学及显微图像分析系统等基础实验必需的设备条件平台，有专门的全职科研人员进行管理和运转；2. 眼科临床检测中心：是眼病临床研究的重要支撑平台，拥有世界上最先进的临床检测设备和技术人员，成为眼病临床研究的重要保障；3. 眼科研究所基础部和应用基础部：是临床与基础结合重要桥梁，也是眼科学基础研究成果向临床应用性新技术转化的重要研究平台；4. 同仁眼库：眼库是眼科学研究中必不可缺的重要部分，既是眼病临床治疗中重要的组织供体来源，又是眼病基础研究中重要的人眼组织和细胞的重要来源。同时眼库还承担者眼科临床器官移植相关的基础研究，也是本实验室的重要研究方向之一。经过三年多的资源整合和条件平台建设，目前各研究平台已经平稳发展，为本学科的科研奠定了坚实的基础，也积累了科研管理和实验室运行经验，并逐步完善管理规范和开放体制，为申请重点实验室奠定了基础。 研究方向和科技队伍建设基础：依托于国家重点学科建设，建设了一支具有梯队结构的科技队伍，在眼病基础研究领域凝练成6个重要研究方向：（1）青光眼病理机制及防治药物研究；（2）眼底病的病因学及防治研究；（3）致盲性角膜病防治的实验研究；（4）眼部肿瘤诊断和防治研究；（5）高度近视致病机制及防治策略研究。（6）遗传性眼病的实验研究。这些重点研究方向都具有在本领域处于国内领先地位的研究项目和技术骨干，与国内眼科学其他学科和实验相比不但处于领先地位，还拥有自己的特色。在青光眼研究领域中本实验室发现急性眼压升高可以激活GCL中PI3K/Akt和JAK/Stat3信号转导通路，提示自身免疫背景在急性高眼压所致的RGC死亡过程中可能起着重要作用，其中cPKCa、g可能通过抗凋亡途径参与IPC对视网膜的保护，该研究成果在国内外尚未有报道。在角膜移植研究领域中，发现超抗原SEB和NKT细胞可以诱导免疫耐受的形成并提高角膜制片的长期成活，为高危角膜移植排斥反应防治的应用研究奠定了基础，该研究在国内外出于前沿，尚未见报道。在高度近视眼防治策略研究领域中，利用交叉学科优势，率先将自适应光学技术应用于人眼高阶像差的矫正，完成了在活体人眼高阶像差的模拟矫正，发现高阶像差特别是球差对于视敏度和对比敏感度存在着个体差异。本研究在国内外处于领先地位。研究领域（方向）的特色、学术地位以及在国内外所处水平状况研究方向一：青光眼发病机制及防治药物研究研究背景：原发性青光眼是目前我国乃至世界范围最常见的不可逆性致盲眼病之一。它是一类特征性眼压升高并导致不可逆性视神经和视野损害的疾病，其主要表现为视功能下降（视敏度下降和或视野丧失），视盘萎缩和神经纤维层丢失，其特征性的病理损伤是视网膜神经节细胞的进行性丢失。目前导致青光眼眼压升高的分子生物学机理仍不明确，另外青光眼导致视网膜神经元以及视路神经元损害的分子生物学机制及易损性机制也不明确。所以在临床上尚无有效的降眼压及神经节细胞保护手段及药物。要解决这一临床难点，首先必须回答以下两大科学问题：1、青光眼患者眼压增高启动机制及连带分子机制是什么？2、为什么不同类型青光眼患者对高眼压损害的易损性不同？只有对上述两大科学问题有了深入的回答才能为临床青光眼的治疗提供新的策略。本组的研究方向就是通过研究眼压相关的调控机制以及整个视路神经元损伤的分子生物学机制，筛查针对细胞调控靶点的降眼压药物，开发新的青光眼降低眼压和神经保护治疗策略，提高临床对青光眼的治疗质量。前期研究工作基础及和国内外研究的比较由于青光眼损害的始动因素是高眼压，针对眼压升高的分子机制研究则尤为迫切。本课题组自1998年开始则以这一领域为研究方向进行了“房水流出通道细胞骨架及细胞外基质在眼压调控中的作用机制研究”。通过我们的研究：1）在国内外首次发现前列腺素衍生剂不但可诱导睫状体平滑肌细胞产生基质金属蛋白酶（MMPs），而且也诱导葡萄膜黑色素细胞表达MMPs，说明葡萄膜黑色素细胞除遮光作用外，还参与相关因子诱导的MMPs上调活动，共同参与增加葡萄膜巩膜通道房水排出的作用；2）首次发现前列腺素使巩膜通透性增加，其通透性增加和MMPs上调相关，这提示我们，巩膜通透性的增加一方面加强了葡萄膜巩膜通道房水的外流，另外也可能成为大分子药物进入眼内的门户；3）发现细胞因子-白细胞介素-1、细胞外基质降解剂及小梁细胞骨架松弛剂也具有降眼压作用，为青光眼新型降眼压药物的开发提供了基础和方向；4）通过基因治疗的可行性研究初步探索了诱导内源性降眼压因子释放的新途径，为解决大分子药物在眼内的穿透性问题及靶向药物的开发研究奠定了基础；5）发现前列腺素类药物不但具有促进房水经葡萄膜巩膜流出增加的作用，还具有促进小梁网房水排出的作用等等。 以上研究获得国家自然科学基金项目白细胞介素-1降低眼压的实验研究（30171000，2002.01-2004.12）和金属蛋白酶抑制剂对轴性近视巩膜胶原降解抑制的研究（30271389，2003.01-2005.12）资助。已发表论文23篇，获得国家专利1项。其中13篇英文文献被SCI收录，共计被引用46次，其他中文文献在国内被引用11次，具有重要的学术影响。在青光眼的发病过程中，不仅仅是视网膜神经节细胞受到损伤，在整个视路上可能都存在青光眼性损伤。眼球除了具有视物能力之外，还有调控昼夜节律和瞳孔的大小等非形觉功能。2002年新发现了一种包含黑视素（melanopsin）的神经节细胞，具有内源性光感受性，为非形觉传导路的感光细胞。那么，此类神经节细胞在青光眼的发病过程中会不会受到损伤？其损伤发生于哪个阶段？其损伤的过程如何？损伤后的结果如何？它对高眼压等损伤因素的耐受性同其他神经节细胞是否存在差异？结合临床中见到的部分青光眼患者昼夜节律紊乱，相对性传入性瞳孔对光反射障碍等表现，我们推测，青光眼很可能会造成非形觉传导路的损伤，并影响昼夜节律、瞳孔对光反射等非形觉功能。通过这两个方面的研究，可以进一步探讨青光眼病理损伤的特点，扩大青光眼神经损伤的认识，为进一步研究青光眼的发病机制给，寻找有些的治疗方法提供理论基础。通过我们的系列研究，发现视神经钳夹伤或切断后，外侧膝状体中继神经元的数量、胞体面积以及细胞色素氧化酶的活性明显下降，在此过程中，伴随着热休克蛋白70表达的增高。在通过药物口服诱导视网膜和外侧膝状体热休克蛋白表达增加后，对神经元确实起到了保护作用。急性高眼压可以造成小鼠包含黑视素的神经节数量减少以及结构的改变，其变化同其他神经节细胞改变程度一致；包含黑视素的神经节细胞以及普通神经节细胞的轴浆运输能力受损，运输减缓。慢性高眼压可以造成包含黑视素的神经节细胞数量减少，但不影响其细胞形态，此类细胞的损伤程度同普通神经节细胞一致。这些研究说明，青光眼确实造成了非形觉通路神经元的改变。在我国的青光眼患者中，闭角型青光眼占了很大的比例，这一点与国外的状况有极大的不同。闭角型青光眼的急性发作表现为眼压的急剧升高而产生视网膜缺血再灌注的损伤，这同开角型青光眼的发病机制有着完全的的不同。而这部分患者往往被国外的学者所忽略。这类损伤的分子生物学机制是什么？对于此类损伤是否还应该采用常规的治疗手段？这都值得我们深入的研究。我们既往的研究结果显示，急性眼压升高可以激活GCL中PI3K/Akt和JAK/Stat3信号转导通路，它有助于RGC的存活；抑制这两条通路后可以导致眼内巨噬细胞的活化而巨噬细胞的活化对RGC是有害的。巨噬细胞在Lewis 和F344这两种具有不同自身免疫背景大鼠中对急性眼压升高所致的RGC丢失中所起的反应不同，提示自身免疫背景在急性高眼压所致的RGC死亡过程中可能起着重要作用 。PKC亚型参与了视网膜缺血预刺激抗缺血低氧损伤作用，cPKCa、g表达水平升高时程与视网膜IPC慢性保护期一致；cPKCg膜转位水平升高时程与视网膜IPC急性保护期相近； cPKCs特异性抑制剂可以部分削弱IPC对视网膜缺血再灌注损伤的保护作用，因此，cPKCa、g可能通过抗凋亡途径参与IPC对视网膜的保护。以上研究均未见到国内外文献报道，处于领先水平。此系列研究获得了多项国家自然科学基金资助，青光眼视神经病变基因治疗的实验研究（39670775）、内源性热休克蛋白对青光眼视路神经元保护作用的研究（30350001）、高眼压对包含黑视素的视网膜神经节细胞结构和功能影响的试验研究（30571991）。高眼压状态下视网膜神经节细胞内促分裂原活化蛋白激酶信号转导通路调节的实验研究30571990。已发表相关论文10余篇，其中4篇被SCI收录。目前正在进行的研究工作在前期研究工作基础上我们提出新的研究方向，并成为了目前在研的工作：1）国内外以往的研究认为，睫状体平滑肌细胞是前列腺素的作用靶点。而我们的研究还发现，葡萄膜黑色素细胞也是前列腺素的作用靶点。已有的研究发现葡萄膜黑色素细胞可表达细胞因子。那么在受到前列腺素刺激后，葡萄膜黑色素细胞是否可能首先通过释放细胞因子，从而进一步引起小梁细胞及睫状体平滑肌细胞等表达MMPs，降解其细胞外基质，疏通房水流出通路？该研究正在进行之中。2）前期研究还发现，IL-1是具有降解小梁网及葡萄膜-巩膜双重通路细胞外基质从而降低眼压的细胞因子，但由于分子量较大，难于进入眼内，因此我们正在尝试用基因治疗方法诱导内源性前列腺素释放，以期使降眼压治疗趋向长效化。近几年青光眼侯选基因的研究及蛋白质组学技术的发展为青光眼致眼压升高的分子机制研究提供了可能，并为彻底阐述青光眼眼压增高的原因提供了可能。已知闭角型青光眼和开角型青光眼存在着相同的表型-眼压升高，但其致眼压机制完全不同。开角型青光眼是由于基因所决定的蛋白质异常导致房水流出通道阻力增加而致眼压增加；闭角型青光眼是由于基因所决定的房角解剖结构异常导致的房角机械性关闭致眼压增高。两类青光眼表型相似但基因型及蛋白分子调控机制完全不同。更为重要的是，两种类型的青光眼为研究开角型青光眼致眼压增高机制提供了重要的对照模型。因此本课题将以开角型青光眼眼压增高蛋白及其基因结构和功能研究作为今后研究的方向。下一步我们拟采用蛋白质组学技术进行两类青光眼房水蛋白组学测定，并和正常对照组房水蛋白组学进行比较。通过比较研究，找出三类差异蛋白：1）正常人、闭角型青光眼患者和开角型青光眼患者房水中共有的蛋白：为非高眼压相关蛋白（可能包括结构蛋白等）；2）闭角型青光眼患者和开角型青光眼患者房水中共有的蛋白：为高眼压反应蛋白；3）开角型青光眼患者房水中独有的蛋白：为致开角型青光眼眼压增高蛋白。通过以上研究有望筛选出致高眼压相关蛋白。当这类蛋白被筛选出以后，再进行质谱分析等进一步研究。通过对致高眼压蛋白结构和功能的研究反推相关蛋白的基因结构，并在青光眼人群中进行相关基因筛查。在青光眼的视路神经元损伤和保护方面，我们进一步进行青光眼造成的视皮层病理和功能损伤以及青光眼的非形觉通路神经元损伤及热休克蛋白保护作用的研究。采用病理方法，双光子共聚焦显微镜活体观察的方法和fMRI的方法，观察青光眼所致的视皮层整体及单个神经元的动态变化以及功能变化，进一步明确青光眼神经损害的机制，为青光眼的神经保护寻找理论依据。通过观察高眼压造成的非形觉通路神经元的病理改变，并采用药物诱导热休克蛋白的方法观察其对整个非形觉通路神经元的保护作用，寻求青光眼神经保护的可行方法。鉴于PI3K/Akt和JAK/Stat3信号转导通路抑制剂和cPKCs特异性抑制剂可以有效保护视网膜神经节细胞，那么其分子生物学机制是什么？是否可以将其应用于临床，开发青光眼神经保护的新药物，这也是我们目前进行的研究目标今后研究的方向本课题组的主要研究方向是针对房水流出通道细胞及细胞外基质的生理调控机制展开研究，完善降眼压机制的理论体系，将有望为开角型青光眼的生物学早期诊断、药物作用靶点选择以及新药筛选提供理论基础和技术手段。通过对青光眼全视路损伤的研究，明确其损伤的机制及各神经元之间损伤的关系，寻找有效保护或防止视路神经元损伤的方法，应用于临床，减轻青光眼患者的致盲率，提高青光眼患者的生活质量。通过对急性高眼压诱导的视网膜缺血再灌注损伤分子生物学机制的研究，寻找治疗的新方法，减轻急性眼压升高所致的病理损伤。研究方向之二：眼底病的病因学及防治研究研究背景随着我国不可逆转的进入老龄化社会，眼底病已经对我国老年人群视功能的健康形成了严重的威胁，成为我国一个重要的公共卫生问题。其中年龄相关性黄斑变性(Age-related macular degeneration, AMD)逐渐成为导致老年人视功能不可逆损伤的最主要原因。因此AMD成为目前眼底病防治中的重点内容。AMD是一种老年性眼病，多为双眼发病，临床上以黄斑区地图状萎缩和脉络膜新生血管形成(choroidal neovascularization, CNV)为特征，对于AMD的发病机理我们还了解很少，国内尚未见有关环境和遗传因素与AMD发病关联性的研究报道。由于不同人种相同疾病的遗传学基础存在差异，以及环境和生活习惯的差异，针对中国人群AMD发病的遗传和环境危险因素进行研究是非常必要的。也只有在这一基础上，才能有效的开展我国AMD的临床预防和治疗工作，从而预防或延缓AMD这一严重影响我国老年人群视力健康的疾病，降低社会负担，提高我国老年人群的视觉质量和生活素质。前期研究工作基础以及与国内外研究的比较AMD是一种复杂的多因素疾病。研究表明，AMD的发生是遗传因素和环境因素综合作用的结果。近年来，国外在AMD的危险因素研究领域取得了重要的进展，发现了CFH、LOC387715/HTRA1、BF/C2等易感基因。然而，国外研究的相关人群主要为西方人群。研究表明，不同人群之间的遗传因素存在巨大差异。针对中国人群AMD发病的遗传性危险因素，我们收集了80余例渗出性AMD患者和100余例非AMD对照人群的临床资料和血液样本，完成了CFH基因Y402H变异型与AMD发病的相关性研究。我们的研究结果表明，CFH基因Y402H异构型在中国汉族人群非AMD对照组的等位基因频率为7，远低于西方人群的35%。我们的研究结果同时表明，中国汉族人群渗出性AMD与CFH基因异构型Y402H之间没有明显的相关性。目前正在进行的研究工作在前期研究工作基础上我们提出新的研究方向，并成为目前在研的工作：（1）已知基因位点CFH、LOC387715/HTRA1和BF/C2基因多态性与中国人群AMD的关联性研究；（2）对未知的易感基因进行全基因组的筛查；（3）探讨AMD发病的血清学相关危险因素；（4）探讨环境因素对基因易感性的影响以及多个基因之间交互影响与AMD发病的关系。我们的研究目标包括：探讨中国人群AMD发病的遗传性危险因素，探讨吸烟、体重指数、以及血清学因素等与中国汉族人群渗出性AMD发病的相关关系，并探讨基因间交互作用以及基因与环境因素间相互作用对中国人群AMD发病的影响。今后研究的方向： 在了解AMD致病因素的基础上，开展对因治疗策略的研究工作，发挥同仁眼科临床资源丰富的优势，首先了解AMD的遗传基因，然后了解AMD相关基因的功能和调控机制，为开发对因治疗和药物和基因治疗策略提供理论基础。研究方向三：致盲性角膜病防治的实验研究研究背景感染性疾病主要眼科致盲眼病之一，随着抗生素的应用、生活环境和习惯的改变，眼部感染的致病菌谱也发生改变。病原微生物的生物学特性发生变异，其病原微生物对抗生素的耐药性和敏感性发生改变，需要寻找更新的抗生素用于治疗感染。因此研究当前眼部病原微生物的生物学特性，探索基因学和/或免疫学病原诊断技术，了解致病微生物的类型与临床特征之间的关系，建立快速经济准确的诊断模式，筛查敏感性药物，都是指导临床早期诊断早期治疗的重要理论基础。同时了解感染性眼病的病理机制，对指导临床治疗感染性眼病、修复感染引起的组织创伤有重要意义。角膜盲是眼科可治疗盲的主要眼病之一，在高危角膜移植患者中，约2/3因为免疫排斥反应而发生角膜植片失败，目前临床防治角膜移植免疫排斥反应的方法主要是应用各种免疫抑制剂，但是在高危角膜移植患者疗效尚不肯定，并且免疫抑制剂的应用存在不能诱导受体形成免疫耐受而需要长期使用。新生血管是高危角膜移植的主要危险因素，涉及全身免疫系统参与角膜植片排斥反应的发生，单纯从眼局部进行免疫抑制难以成功，调节性T细胞是一类具有抑制性调节功能的T淋巴细胞，我们通过对调节性T细胞（主要是CD4+CD25+T细胞和NKT细胞）在角膜移植术后不同情况下的作用研究，了解免疫排斥反应发生过程中Tregs的作用方式，明确免疫抑制状态下参与调节免疫耐受形成的时机和影响因素，探讨体外活化CD4+CD25+T细胞和NKT细胞输注诱导受体免疫耐受和植片长期存活的条件，阐明角膜移植特别是高危角膜移植免疫排斥反应的免疫平衡理论，建立免疫监控机制和防治手段。前期研究工作基础及和国内外研究的比较北京市眼科研究所微生物室自20世纪50年代建所以来就是重点建设科室，张晓楼教授带领老一辈眼科专家、联合微生物学家共同揭示了致盲性眼病沙眼的病原体和致病机制，为后来人类消灭沙眼盲做出了重大贡献，并受到世界卫生组织的表彰。在张晓楼教授奠定的眼微生物学研究的基础上，经过几代人的传承，感染性眼病研究仍然是目前眼科研究所的重点学科领域，近年来对眼部感染阿米巴原虫、沙眼衣原体、真菌、病毒等进行了基因分型的研究，对其生物学特性和致病性及病理机制进行研究，取得了实质性的进展。在国内眼科界拥有了一定的影响力，成为本学科的重点研究方向之一。研究发现超抗原金黄色葡萄球菌肠毒素B亚单位（Staphylococcal Enterotoxin B， SEB）在防治大鼠高危角膜移植免疫排斥反应时，产生免疫耐受的大鼠外周血NKT细胞比率明显升高，当使用糖皮质激素拮抗了SEB上调NKT细胞作用，SEB的抑制免疫排斥作用降低，表明SEB抗排斥反应和诱导机体耐受形成通过活化的NKT细胞起作用。实验发现，CD4+CD25+ T细胞参与大鼠免疫调节作用，NKT细胞体外分离、活化回输可以抑制大鼠高危角膜移植免疫排斥反应的发生。以上研究在国内外未见报道，处于领先水平。以上研究获得国家自然基金项目超抗原SEB防治大鼠高危角膜移植免疫排斥反应的研究（30271385，2003.01-2005.12）和异种异体角膜移植免疫排斥反应的发生机制及调控研究（30471862，2005.01-2007.12）资助。已发表相关研究论文35篇，申请国家发明专利1项。其中14篇英文文章被SCI收录。目前正在进行的研究工作1、感染性眼病病原体生物学特性、致病性、血清学及基因分型，建立中国感染性眼病病原微生物数据库，建立对外交流的基础平台。2、建立感染性眼病快速、准确、经济的诊断模式，完善多重PCR方法，使细菌、真菌、阿米巴通过一试管快速达到诊断；并进一步将该诊断模式应用于临床使其产业化。3、感染性角膜炎发病机理的研究，利用动物模型及微生物与角膜细胞共培养两种手段研究角膜炎发病机理；探讨生物抗感染制剂在治疗细菌性角膜炎中的作用；明确感染后角膜修复机制，并开发研制促角膜修复药物。4、在前期角膜移植免疫耐受诱导研究工作基础上进一步探讨耐受角膜移植中是否存在参与耐受形成的Tregs，移植耐受动物模型中的表达状况的作用是什么？调节型T细胞作为治疗手段如何发挥作用？明确体外活化的CD4+CD25+ Tregs和NKT细胞是直接参与免疫耐受的诱导，还是分泌细胞因子如IL-10和TGF-发挥间接作用？今后研究的方向通过对眼表感染致病微生物的病原学研究，了解微生物的特性，寻找眼表病原体的早期快速诊断方案，指导临床对感染性疾病的早期、特异性治疗。了解眼表感染的机理，完善针对疾病过程的预防并发症的措施，提高眼表感染的治疗效果。在角膜移植动物模型上研究不同阶段不同免疫状态下CD4+CD25+ T细胞和NKT细胞的作用，通过细胞分离技术将小鼠脾脏中的调节性T细胞进行体外增殖、活化、功能解析和鉴定，再将具有免疫耐受诱导的活化CD4+CD25+ T细胞和NKT细胞输注角膜移植小鼠，确定对同种异体角膜植片长期存活的影响，以期对调节性T细胞调控小鼠角膜移植术后免疫平衡的深入了解，获得诱导产生免疫耐受机制的手段，联合几种新型免疫抑制剂治疗，获得防治角膜移植特别是高危角膜移植免疫排斥反应的基本方法。在此基础上，完善角膜移植的手术方案，开发临床治疗角膜移植排斥反应的方法，将在器官移植领域的细胞学和分子生物学新技术转化为临床新方法，提高角膜移植的成功率，是本课题组的重点研究方向。研究方向四：眼部肿瘤诊断和防治研究研究背景眼部肿瘤是一种严重危害人体健康的眼部疾病，除了具有肿瘤的特点之外还具有眼部肿瘤的独特特点。眼部最常见的恶性程度高、死亡率高的肿瘤包括葡萄膜黑色素瘤，视网膜母细胞瘤。葡萄膜黑色素瘤（UM）起源于血管极为丰富的色素膜组织，肿瘤本身是具有多血管质的，其发生发展规律同该肿瘤内血管生成因素密切相关。血管生成对于葡萄膜黑色素瘤的发生发展具有特殊意义，肿瘤内血管因素可能进一步影响该肿瘤的进展和预后。视网膜母细胞瘤（Retinoblastoma，Rb）是婴幼儿最常见的眼内原发性恶性肿瘤，严重影响患儿的视力和生命。Rb的发生明显区别于其他恶性肿瘤，它不是由于基因的突变或扩增造成的基因产物过度所致，而是由于基因缺失或突变造成的基因产物失活而诱导发生。本实验室主要围绕UM与Rb展开相关研究，有效的开展我国眼部肿瘤的临床预防和治疗工作，从而预防或延缓眼部肿瘤这一严重影响人体健康的疾病，降低社会负担，提高生活质量。前期研究工作基础及和国内外研究的比较目前认为肿瘤中血管生成拟态特点为：即内皮细胞介导的肿瘤血管生成是否为维持肿瘤生长和转移的唯一机制？cDNA微阵列分析表明，高度恶性黑色素瘤细胞同时表达各种与内皮细胞、表皮细胞和造血细胞相关的基因，这意味着高度恶性黑色素瘤具有向多潜能胚胎干细胞回复突变的可能性，富有可塑性。差异表达的基因中有些与血管形成有关，其中特别与内皮细胞有关的基因包括TIE-1（受体酪氨酸激酶-1），CD31和VE-cadherin（血管内皮钙粘蛋白）等基因。有实验表明：VE-cadherin在机体的血管形成中具有重要作用：缺乏VE-cadherin的小鼠因血管生成障碍死与妊娠中期，可能原因在于内皮细胞凋亡和信号传导通路中断。因此，我们推测VE-cadherin可能在高度恶性黑色素瘤血管生成及血管生成拟态的形成过程中具有重要作用，它是否扮演着关键的类似于“开关”样角色？Rb基因并非导致Rb形成的唯一基因，除Rb1基因突变外，几乎所有的Rb患者均伴有基因组的改变，Chen等通过研究发现最常见的缺失区域为16q22，约占14，该区域的缺失隐藏了cadherin基因群，主要通过抑制肿瘤的粘附性来发挥促进肿瘤复发和转移的作用。然而，这些发现并未从根本上阐明Rb的发生机制。Rb肿瘤有很高的自发退行率，达1.83.2。其自发退行主要表现为2种形式：Rb眼球痨和视网膜细胞瘤（retinocytoma，RC）。Rb较高的自发性退行率提示，人体本身就可能产生拮抗肿瘤细胞生长的机制，能否揭示Rb发病及退行机制，已成为攻克Rb的关键。目前正在进行的研究工作基于以上假设，本实验室已经完成以下工作：（1）选取不同葡萄膜黑色素瘤石蜡组织病理制片，发现血管生成拟态与肿瘤的恶性程度、侵袭生长情况有关。（2）葡萄膜黑色素瘤细胞建株、分类保存及相关增殖侵袭特性研究。（3）将血管生成拟态与ID2在组织病理标本中以及高侵袭性葡萄膜黑色素瘤细胞株（C918，M619和MUM-2B），低侵袭性葡萄膜黑色素瘤细胞株（OCM-1A和MUM-2C）中的表达相结合进行分析，研究分析葡萄膜黑色素瘤标本中ID2的表达与血管生成拟态表达的关系。本实验室已经系统地总结分析了北京同仁医院眼科19801994年经组织病理学检查证实的371例Rb中的17例Rb自发退行病例。从其临床、组织病理学特点以及预后等方面进行详尽地分析，提出在Rb的临床发展过程中，应将Rb自发退行期作为一个临床时期予以重视；对于具有Rb自发退行、眼球萎缩的患儿，应密切随诊观察，必要时可行眼球摘除术。另外有毛健，孙宪丽等应用TUNEL标记技术，发现Rb病理退行区存在大量具有凋亡细胞特征的Rb退行细胞，而肿瘤生长旺盛区此退行细胞则明显减少,说明Rb细胞凋亡可导致Rb的自发退行今后研究的方向在UM病因学以及防治方面本实验室将开展以下工作：观察分析葡萄病膜黑色素瘤组织标本中血管模拟生成状态，PAS阳性染色的腔隙样结构的组织病理学特点和分布特征；研究不同恶性程度、不同组织学类型、不同生长部位、不同生长方式的葡萄膜黑色素瘤中血管生成拟态的存在状态及组织病理学特点，建立葡萄膜恶性黑色素瘤血管生成拟态体外模型；观察不同恶性程度葡萄膜黑色素瘤内VE-cadherin及ID2表达及分布特点；观察瘤体内血管生成拟态的变化特点及其对血管生成拟态的调控作用。在Rb病因学以及防治方面本实验室将开展以下工作：现已明确Rb基因经二次突变失活是RB发生的始动因素，一般认为这些突变与细胞凋亡和细胞终末分化有关，而线粒体在细胞凋亡的中心角色已确立。肿瘤生物学特性不仅取决于核内遗传物质，而且与核外线粒体DNA也有一定关系。既往相关研究表明一些实体性肿瘤和白血病中均发现线粒体功能改变。为明确线粒体功能改变与RB的关系，我们拟建立RB线粒体DNA缺失细胞系，观察其生物学性状改变，并从新鲜RB肿瘤组织中提取线粒体，应用双向凝胶电泳、MALDITOF、适时荧光定量PCR、N末端Edman降解测序等技术，筛选和鉴定与RB发生相关的线粒体蛋白质。将有助于从蛋白质水平探索RB发病机制，寻找防治RB新的干预靶点。研究方向五：高度近视发病机制及防治策略研究研究背景近视是世界上最常见的眼部疾病，我国是近视眼患病大国，1995年的调查显示有3亿人患有近视眼，其中病理性近视患者超过1000万人。病理性近视往往引起网脱、黄斑变性及青光眼等不可逆的致盲性并发症，目前尚无有效的治疗来逆转病理性近视进程的改变，因此高度近视对于现代化大都市中的高级知识人群的危害尤其严重，在我国病理性近视已经成为第四位的致盲性病因。目前普遍认为，近视的发生与基因和环境因素都有关系。近年来利用形觉剥夺性近视眼动物模型开展的实验性近视研究普遍认为近视的发生是视网膜脉络膜巩膜局部信号转导的级联信号调控机制。尤其是屈光不正导致的视网膜上离焦性视觉信息可能是诱导视网膜内产生神经信号的启动因素，但是目前关于视网膜离焦信号对眼球生长的调控过程还缺乏明确的理论阐述，比如：离焦信号在视网膜细胞群中的信号处理过程，视网膜近视信号通过何种途径传递给巩膜引起巩膜病理变化？何种细胞参与这些信号转导过程？细胞间通过何种物质传递信息？这些问题都还是近视发生机制理论中的“黑匣子”，有待深入研究。前期研究工作基础及和国内外研究的比较本实验室开展近视眼防治相关的研究主要包括三个方面：1、开展近视眼防治的临床研究，在屈光矫正手术中引入波前像差矫正技术，提高患者屈光矫正后的视觉质量。2、开展近视发生和发展的分子病理学研究，阐明近视发病机制中的信号调控过程，为探索针对高度近视的发生机制的干预措施提供实验依据。3、近视眼致病基因的研究。1.临床研究：本实验室所依托的同仁眼科中心设立了屈光中心，在开展大量的临床屈光矫正治疗的同时，还完成了高阶像差对青少年近视的影响；近视患者眼高阶像差分析；有晶状体眼人工晶状体治疗高度近视眼的效果分析；白内障及其术后眼波前像差的分布以及其对视功能的影响等研究。并受到国家自然基金委资助的重点项目和国家科技部“863计划生物和医药技术领域2006年度专题课题”的资助。该项目已经形成了研究团队，目前此研究在国内外视光学研究领域处于领先地位。2.开展近视眼病因学和病理学的基础研究：本实验室利用形觉剥夺性近视豚鼠模型和离体培养的人眼脉络膜黑色素细胞及视网膜色素上皮（RPE）细胞开展研究，发现RPE和脉络膜黑色素细胞参与了视网膜巩膜的近视信号转导过程中对于合成基质金属蛋白酶的调控过程。同时本研究还发现：近视的诱导过程可能还受中枢视觉认知过程的影响，眼球内部的局部信号转导机制仅仅是一个局部病变的表现形式。3.近视眼致病基因研究：遗传学研究证实近视与基因密切相关，目前普遍认为近视眼的遗传模式多样，具有致病基因多样化、单基因可发病的特点，这为近视的遗传学研究带来了复杂性和困难。本实验室已经开展近视的遗传学研究，已经积累了丰富的资源：收集了高度近视的遗传家系9个，同时探索与近视发病相关的环境因素，开展基因与环境因素相互作用的研究。将近视眼的致病基因与环境因素的病因学研究与视觉信号转导的病理机制研究结合起来，已成为本实验室的重点研究方向和特色之一。围绕近视的病因学和病理机制领域的研究，本实验室获得国家和北京市各项基金资助：国家自然科学基金3项，北京市自然科学基金2项，北京市科委科技新星计划3项，及教育部科研基金2项，其他局级基金若干项。今后研究的方向本课题组正在积极推进在研项目的实施。在基础领域开展几个方面的研究：1）筛查高度近视的致病基因；2）研究高度近视的发病机制和病理过程中的信号转导机制。3）通过人工干预的方法阻断近视信号引起的巩膜基质重塑过程。4）探索中医中药预防和治疗近视眼。并在此基础上注重开发能防治高度近视的药物，同时将药物防治与手术矫正结合起来：将能抑制巩膜延长的药物结合在近视治疗的人工植入材料，如可植入式人工晶体或植入式弹性材料等，最终目标是达到既能有效矫正屈光不正的状态，又能有效预防高度近视可能引发的致盲性并发症。研究方向六：遗传眼病的实验研究研究背景遗传眼病是导致眼盲和视力损伤的主要原因，46.23%的双盲及双眼低视力是由遗传眼病所引起的（1998“视觉第一中国行动”）。常见的如先天性白内障 (congenital cataract)发病率为 30 例 /10 万个新生儿，视网膜色素变性（retinitis pigmentosa，RP）发病率约为1/5000。在我国盲人数约670万，双眼低视力患者约1200万，北京市现有人口1200万，估计首都有盲人数6万左右，双眼低视力患者10-11万。如此庞大的低视力人群，必将给首都的经济建设带来巨大负担。20世纪90年代以来人类基因组计划的开展和不断深入，使基因诊断、基因治疗、辅助生殖得以实现。因此，分离克隆疾病的致病基因成为人类遗传病研究的热点。近年来国际上在眼遗传病基因定位与克隆方面的重大进展，及我国2002年克隆的先天性白内障致病基因HSF4都是利用了疾病家系或特殊人群遗传资源。这些成就，充分表明家系、群体患者在疾病基因研究中的重要性。可以说，收集遗传眼病家系及散发群体资源是分离克隆眼遗传病致病基因的必经途径。迄今为止，已克隆的眼遗传病致病基因，多导致在人群中外显率高的单基因遗传眼病，后者在临床上能收集到大而完整家系，便于遗传学研究；另有相当一部分多基因遗传眼病在人群中发病率高，这些疾病的形成除了受微效(或寡基因)等位基因调节外，同时受多种环境因素影响，彼此间相互作用错综复杂。由于多基因遗传眼病遗传模式复杂，临床上难以收集到大而完整的家系材料，如开角型青光眼、单纯性近视等，因此收集多基因遗传眼病的群体资源，也遗传眼病资源收集的重中之重。因此，本研究拟利用同仁医院及其关联医院的病源优势，结合眼遗传病互联网功能及流行病学调查平台，在前期工作基础上继续收集遗传眼病家系、群体遗传资源，建立样本库、数据库对遗传资源进行保存、整理和分析，目的是对已收集的家系和群体资源通过连锁分析以及连锁相关性研究定位致病基因，寻找遗传眼病的致病突变，通过遗传咨询及遗传诊断达到早期诊断、早期治疗及遏制遗传眼病在家族中传递的最终目的。前期研究工作基础及和国内外研究的比较（1）本实验室整合了同仁医院现有的遗传眼病资源，避免了重复研究和资源分散、浪费的弊端。（2）在以往的家系采集过程中，形成了专业的家系采集小组，并在采集、资料的保存、整理和分析方面积累了丰富的经验。（3）已完成课题：a 家族性渗出性玻璃体视网膜病变致病基因的筛查-发现未报道的新突变10个；b 原发性开角型青光眼致病基因的筛查-发现未报道的新突变1个； c X连锁视网膜色素变性家系致病基因的定位克隆发现RPGR基因热点突变1个; d 高度近视家系致病基因的定位研究-定位了一个新位点；e 先天性白内障家系遗传学及蛋白质组学研究-新的致病基因突变2个；f 先天性小睑裂综合征相关致病基因的筛查丰富了中国人BPES的基因突变谱；g 角膜营养不良群体相关致病基因的筛查了解中国人角膜营养不良的基因突变构成。（4）本实验室（邯郸基地）已完成调查人数近八千人，均有详细的眼科临床检查资料，并采集外周静脉血样本保存，为遗传资源样本库和数据库的建立积累了经验并为样本和数据来源提供了坚实的保障。（5）遗传眼病门诊和遗传眼病网站开通的前期准备工作已经完备。（6）本实验室虽然建设时间尚短，但由于香港中文大学的协作，建设目标是按照国际标准进行，国内眼科领域中山眼科中心和上海眼耳鼻咽喉科医院及温州视光学院都有基础研究实验室，但是并不是遗传眼病的特色平台。因此，本平台建成后实验室设备及技术人员在