该研究由Xue Chen、Ying Wang、Jia-Nan Wang等多位作者合作完成，第一作者和通讯作者分别来自南京医科大学附属第一医院眼科和南京大学化学化工学院。该论文于2024年2月发表在期刊《EMBO Molecular Medicine》（第16卷，294-318页）。

学术背景

糖尿病视网膜病变（Diabetic retinopathy, DR）是工作年龄段人群不可逆视力丧失的主要原因。尽管多种治疗方法存在，如抗血管内皮生长因子（VEGF）药物注射、激光光凝和玻璃体切除术，但许多患者对长期治疗反应不佳。近年来，RNA修饰中的N6-甲基腺苷（m6A）修饰被发现在DR中起重要作用，但其具体机制尚不完全清楚。脂肪质量和肥胖相关蛋白（FTO）是一种m6A去甲基化酶，在能量代谢中发挥作用，但其在DR中的作用尚未深入研究。

本研究旨在探讨FTO在DR中的具体作用机制，并验证其是否可能成为治疗DR的新靶点。研究团队通过体内外实验，分析FTO在DR血管异常、炎症和神经退行性变中的作用，并进一步探索其调控机制，最终开发了一种靶向FTO的纳米药物治疗平台。

详细研究流程

1. FTO在DR中的表达及初步功能验证

研究者首先检测了FTO在增殖性糖尿病视网膜病变（PDR）患者玻璃体纤维血管膜（FVMs）中的表达，发现其显著上调。通过高糖处理的人脐静脉内皮细胞（HUVECs）和链脲佐菌素（STZ）诱导的糖尿病小鼠模型，证实高糖条件下FTO表达升高，并伴随整体m6A修饰水平下降。

实验方法：
- 使用m6A点印迹（dot blot）和m6A RNA甲基化定量检测分析高糖处理的HUVECs和STZ小鼠视网膜中的m6A水平。
- 免疫荧光染色比较PDR患者FVMs和非糖尿病对照的视网膜前膜（ERMs）中FTO的表达。

样本量：
- 体外实验：每组3个生物学重复（HUVECs）。
- 小鼠模型：STZ组和对照组各3只。
- 临床样本：PDR患者33例，非糖尿病对照35例。

2. FTO对内皮细胞功能的影响

研究发现，FTO过表达可促进内皮细胞周期进程和尖端细胞形成，从而加速血管生成。通过转录组测序（RNA-seq）和流式细胞术发现，FTO通过调控细胞周期相关基因（如CDK2）促进内皮细胞增殖。

实验方法：
- RNA-seq分析FTO过表达HUVECs中差异表达的基因。
- 流式细胞术检测细胞周期分布。
- EdU实验和Transwell迁移实验验证FTO对细胞增殖和迁移的影响。
- 体外血管形成实验（tube formation assay）观察FTO对血管生成的促进作用。

样本量：
- RNA-seq和蛋白组学：3个生物学重复。
- 功能实验（EdU、迁移、成管）：每组3个重复。

3. FTO在动物模型中的作用

通过小鼠氧诱导视网膜病变（OIR）模型和斑马鱼模型，研究进一步证实FTO促进病理性视网膜血管生成和尖端细胞形成。在STZ诱导的糖尿病小鼠中，FTO过表达加重了微血管渗漏和血管屏障破坏。

实验方法：
- 腺相关病毒（AAV）载体在小鼠视网膜血管中过表达FTO。
- 荧光眼底血管造影（FFA）和Evans蓝渗漏实验评估血管渗漏。
- 视网膜铺片免疫荧光染色观察血管结构和周细胞覆盖情况。

样本量：
- OIR小鼠：每组11只（血管分析）和4只（EdU实验）。
- STZ小鼠：每组3-14只（不同实验）。

4. FTO调控机制研究

通过甲基化RNA免疫沉淀测序（MeRIP-seq）和染色质免疫沉淀（ChIP-seq），研究发现FTO通过m6A-YTHDF2依赖的方式调控CDK2 mRNA的稳定性。此外，乳酸介导的组蛋白乳酸化修饰（H3K18la）驱动了高糖条件下FTO的上调。

实验方法：
- MeRIP-seq鉴定FTO调控的m6A修饰靶点。
- 蛋白质印迹和qPCR验证CDK2表达。
- ChIP-seq分析H3K18la在FTO启动子区域的富集。

样本量：
- MeRIP-seq和蛋白质组学：3个生物学重复。

5. 靶向FTO的纳米药物治疗

研究团队开发了一种包裹FTO抑制剂FB23-2的纳米平台（NP-FB23-2），通过静脉注射验证了其对视网膜新生血管的靶向性和治疗效果。该纳米颗粒由巨噬细胞膜包裹，增强了在视网膜血管病变部位的富集。

实验方法：
- 透射电镜（TEM）和动态光散射（DLS）表征纳米颗粒性质。
- 体外释放实验验证FB23-2的缓释效果。
- 体内实验评估纳米颗粒的靶向性和治疗效果。

样本量：
- 纳米颗粒表征：3次重复。
- 动物实验：每组3-8只小鼠。

主要研究结果

1. FTO在DR中高表达：临床样本和小鼠模型中均发现FTO表达上调，伴随整体m6A水平下降。
   
2. FTO促进血管生成：通过调控CDK2 mRNA稳定性，FTO加速内皮细胞周期进程和血管生成。
   
3. FTO加重微血管功能障碍：FTO过表达导致糖尿病小鼠视网膜血管渗漏、周细胞覆盖减少和炎症反应增强。
   
4. 乳酸-H3K18la-FTO轴：乳酸通过组蛋白乳酸化修饰驱动FTO表达，揭示了代谢与表观遗传的关联。
   
5. 纳米药物验证：NP-FB23-2能有效抑制视网膜新生血管，且无显著系统毒性。
   

结论与意义

该研究首次阐明了FTO在DR中的关键作用，揭示了其通过m6A-YTHDF2-CDK2轴促进血管异常和炎症的分子机制。此外，乳酸-H3K18la-FTO通路的发现为代谢与表观遗传调控的联系提供了新证据。开发的NP-FB23-2纳米平台展现了靶向治疗DR的潜力，为临床难题提供了新思路。

研究亮点

1. 创新机制：首次揭示FTO通过m6A修饰调控CDK2在DR中的作用。
   
2. 代谢-表观遗传关联：发现乳酸介导的组蛋白乳酸化驱动FTO表达的调控机制。
   
3. 转化价值：开发了具有靶向性的纳米药物NP-FB23-2，为DR治疗提供了新策略。
   

其他价值

研究还探讨了FTO在视网膜神经退行性变和微胶质细胞活化中的作用，扩展了对DR多因素病理机制的理解。数据公开于GEO（GSE156675），为后续研究提供资源。