突破性研究：改寫視網膜退行性疾病治療格局

視網膜退行性疾病是全球致盲的主要原因，其核心癥結在于視網膜色素上皮（RPE）細胞的功能衰竭或丟失。長期以來，RPE細胞替代療法因受限于“細胞來源稀缺、制備流程復雜、安全性存疑”等問題，難以實現(xiàn)臨床規(guī)?；瘧?。

本月，由視覺健康全國重點實驗室蘇建忠團隊聯(lián)合同濟大學高紹榮團隊發(fā)表于Nature Communications的研究Chemical reprogramming of fibroblasts into retinal pigment epithelium cells for vision restoration，徹底打破了這一僵局。該研究首次建立了“兩步化學重編程”策略，成功將成纖維細胞轉化為功能性化學誘導RPE（ciRPE）細胞，移植后可在視網膜退行性疾病模型中無縫整合、保護感光細胞并恢復視覺功能。更關鍵的是，該方案無需基因編輯，具備非整合、可規(guī)?；?、安全性高的核心優(yōu)勢，為RPE細胞替代療法的臨床轉化鋪平了道路——而這一里程碑式成果的背后，昕瑞再生提供的DRUG-seq2技術深度賦能，起到了關鍵作用。

DRUG-seq2深度參與：從篩選到驗證的全流程攻堅

傳統(tǒng)的化學重編程體系研發(fā)依賴于大規(guī)模小分子化合物篩選。這種篩選模式往往依賴于熒光報告體系或者大規(guī)模的qPCR對目標細胞命運的1-2個標志基因表達進行篩查。然而，1-2個標志難以精準描述細胞命運的演進，用這樣的篩選方法研究細胞命運調控存在大量的假陽性和假陰性情況。自從有了DRUG-seq技術，科學家可以利用極低成本基于細胞轉錄組來全面評價細胞命運調控網絡的演進，進而更有效篩選出調控細胞命運的小分子化合物甚至是化合物組合。這項研究正是DRUG-seq2篩選的經典應用案例。DRUG-seq2并非簡單的“輔助工具”，而是貫穿小分子篩選、重編程優(yōu)化、功能驗證的核心技術支撐，每一步應用都實現(xiàn)了關鍵突破：

Fig.1scRCF平臺的整體應用邏輯

1. 小分子組合精準篩選：從4319種候選到10種核心分子

RPE細胞重編程的核心難點的是找到能精準驅動成纖維細胞向RPE命運轉化的小分子組合。研究團隊首先通過scRCF平臺初步篩選出41種候選化合物，但如何從這41種分子中篩選出協(xié)同作用強、靶向性準的組合，成為后續(xù)攻堅的關鍵。

DRUG-seq2技術憑借“單孔標記+批量轉錄組測序”的優(yōu)勢，對41種化合物的不同組合進行系統(tǒng)性評估，最終，發(fā)現(xiàn)一種7分子組合成功將MEF細胞高效轉化為EF樣前體細胞，較傳統(tǒng)隨機篩選，命中率提升超20倍，篩選周期從數(shù)月縮短至14天。

2. 組合優(yōu)化與冗余剔除：提升重編程效率與穩(wěn)定性

初步篩選的10種小分子組合雖能實現(xiàn)重編程，但部分分子可能存在毒性或功能冗余。研究團隊再次利用DRUG-seq2進行“減一實驗”：發(fā)現(xiàn)剔除Golvatinib、Pirfenidone、Masitinib后，RPE特異性基因的表達未受影響，且細胞活性略有提升，基于DRUG-seq2的轉錄組數(shù)據(jù)反饋，最終將階段Ⅰ小分子組合優(yōu)化為7種（M7），配合階段Ⅱ的3種成熟化合物（M3），構建“M7+M3”體系。

三、DRUG-seq2技術全景解析：為何能成為“數(shù)據(jù)引擎”？

DRUG-seq2之所以能在RPE重編程研究中發(fā)揮核心作用，源于其獨特的技術設計和硬核優(yōu)勢，完美解決了傳統(tǒng)篩選技術的痛點：

1. 高通量+高維度：一次性獲取海量精準數(shù)據(jù)

• 高通量：支持384孔板、96孔板批量處理，單次實驗可生成上千個藥物擾動樣本的轉錄組數(shù)據(jù)，遠超傳統(tǒng)芯片技術和bulk RNAseq；

• 高維度：覆蓋全mRNA轉錄組，可測到至少1萬個以上的基因；

• 低成本：通過barcode標記技術，大幅降低測序成本，單個樣本的轉錄組檢測成本僅為傳統(tǒng)RNA-seq的一半都不到。

2. 動態(tài)追蹤+精準定位：破解“黑箱式”篩選難題

• 動態(tài)性：可在不同時間點、不同藥物劑量下采集數(shù)據(jù)，清晰呈現(xiàn)細胞命運轉化的轉錄組軌跡；

• 精準性：能區(qū)分“功能性分子”與“冗余分子”，甚至識別出分子間的協(xié)同/拮抗作用，為組合優(yōu)化提供直接依據(jù)。

3. 廣泛兼容性：適配多種細胞類型與研究場景

• 兼容難培養(yǎng)細胞：不僅能處理MEF、HEF等成纖維細胞，還能適配原代RPE細胞、造血干細胞、神經元等難培養(yǎng)細胞類型；

• 適配多研究場景：既可用于小分子篩選，也能用于機制研究（如解析轉錄因子調控網絡）、藥物毒性評估（如檢測細胞凋亡相關基因表達），實現(xiàn)“一站式”數(shù)據(jù)生成。

4. 無偏性+可重復性：確保研究結果的可靠性

• 無偏性：不依賴預設標志物，直接捕獲全轉錄組變化，避免“先入為主”的篩選偏差；

• 可重復性：在不同批次細胞、不同實驗室條件下，轉錄組數(shù)據(jù)的一致性高達90%以上，為研究成果的推廣提供了保障。

未來展望：DRUG-seq2的應用場景不止于視覺修復

DRUG-seq2在RPE重編程中的成功應用，只是其強大潛力的一個縮影。憑借“高質量數(shù)據(jù)生成+精準靶點挖掘”的核心優(yōu)勢，它正逐步滲透到再生醫(yī)學、藥物研發(fā)、個性化治療等多個領域：

1. 再生醫(yī)學：賦能更多功能細胞的化學重編程

除了RPE細胞，DRUG-seq2還可用于神經元、肝細胞、心肌細胞等功能細胞的化學重編程——通過快速篩選小分子組合，推動成纖維細胞向各類功能性細胞轉化，為器官修復、組織替代提供充足的細胞來源。

Fig.2 scRCF平臺篩選誘導成纖維細胞向眼域（EF）樣細胞轉化的小分子

2. 難治性疾病藥物研發(fā)

針對神經損傷、帕金森病、血液病等多基因驅動的疾病，DRUG-seq2可批量生成藥物擾動轉錄組數(shù)據(jù)，配合AI模型（如DrugReflector）篩選精準調控疾病表型的化合物，大幅提升藥物發(fā)現(xiàn)效率。

Fig.3 用于組學水平的深度學習模型進行表型發(fā)現(xiàn)的模塊化框架

3. 機制研究：解鎖未知的細胞調控網絡

對于篩選出的“有效但機制不明”的化合物，DRUG-seq2可通過動態(tài)追蹤轉錄組變化，定位核心調控通路與靶點——如通過 DRUG-seq2 篩選明確CDK8是多種細胞重編程系統(tǒng)的共同分子障礙，而抑制CDK8可顯著提高重編程效率。這一發(fā)現(xiàn)為細胞治療和再生醫(yī)學提供了新的策略和靶點

Fig.4 通過 DRUG-seq2 篩選明確CDK8 是多種細胞重編程系統(tǒng)的共同分子障礙

DRUG-seq2正以“數(shù)據(jù)驅動”的核心邏輯，重塑生命科學研究的范式。未來，隨著技術的不斷迭代，它必將在更多領域實現(xiàn)突破，為人類健康帶來更多可能。

參考文獻

1.Li, S. et al. Chemical reprogramming of fibroblasts into retinal pigment epithelium cells for vision restoration. Nat Commun(2025).

2.Benjamin DeMeo et al. Active learning framework leveraging transcriptomics identifies modulators of disease phenotypes. Science(2025).

3.Ye C et al. DRUG-seq for miniaturized high-throughput transcriptome profiling in drug discovery. Nat Commun(2018).

4.Li J, et al. Transcriptome-based chemical screens identify CDK8 as a common barrier in multiple cell reprogramming systems. Cell Reports(2023).