視網(wǎng)膜色素沉著是眼底重要的生物學(xué)特征，其通過調(diào)控光吸收和散射，在保護(hù)視網(wǎng)膜免受光損傷方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。人類視網(wǎng)膜色素在個(gè)體間存在顯著差異，這種差異由黑色素的含量、類型及空間分布共同決定。然而，與皮膚和虹膜色素相比，視網(wǎng)膜色素的遺傳基礎(chǔ)及其演化驅(qū)動(dòng)力長期以來缺乏系統(tǒng)性研究，主要受限于表型定量困難以及缺乏適用于大規(guī)模研究的技術(shù)手段。

2026年1月1日，溫州醫(yī)科大學(xué)眼視光醫(yī)院/視覺健康全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室蘇建忠、瞿佳團(tuán)隊(duì)、北京大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院韓西坤教授聯(lián)合澳大利亞QIMR Berghofer醫(yī)學(xué)研究所Stuart MacGregor在 Science Advances 雜志上發(fā)表了題為

Genome-wide association study reveals genetic architecture and evolution of human retinal pigmentation

本研究首先開發(fā)了一種基于深度學(xué)習(xí)的框架DeepGRP，可利用高分辨率眼底照片對視網(wǎng)膜色素沉著程度進(jìn)行精確、自動(dòng)化的定量評估。基于該框架，研究人員在大規(guī)模人群中構(gòu)建了可靠的視網(wǎng)膜色素表型數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步開展全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS）。GWAS共識(shí)別出42個(gè)與視網(wǎng)膜色素沉著顯著相關(guān)的遺傳位點(diǎn)，其中26個(gè)為此前未報(bào)道的新位點(diǎn)，性狀遺傳力估計(jì)為21.4%，表明該表型具有顯著的多基因遺傳基礎(chǔ)。為解析這些遺傳信號(hào)的潛在細(xì)胞機(jī)制，研究整合分析了人類視網(wǎng)膜組織的單細(xì)胞RNA-seq與ATAC-seq數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞和光感受器細(xì)胞是驅(qū)動(dòng)視網(wǎng)膜色素變異的關(guān)鍵細(xì)胞類型。在多個(gè)候選基因中，研究鑒定出ARHGAP18為一 novel 黑色素生成調(diào)控因子，提示其在視網(wǎng)膜色素形成過程中可能發(fā)揮重要的調(diào)控作用。

在群體演化層面，研究發(fā)現(xiàn)歐洲人群中視網(wǎng)膜色素沉著相關(guān)基因座存在顯著的多基因適應(yīng)性演化信號(hào)。研究者推測，這種選擇壓力可能源于高緯度地區(qū)雪地對太陽光的強(qiáng)烈反射，較高的視網(wǎng)膜色素水平或有助于吸收積雪散射所致的眩光，從而提升視覺敏感度。該發(fā)現(xiàn)為人類視覺系統(tǒng)在不同光照環(huán)境下的適應(yīng)性演化提供了新的遺傳學(xué)證據(jù)。

此外，研究還構(gòu)建了視網(wǎng)膜色素沉著的多基因風(fēng)險(xiǎn)評分（PRS），并系統(tǒng)評估了其與全身性疾病風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系。結(jié)果顯示，較低的視網(wǎng)膜色素水平與近視風(fēng)險(xiǎn)顯著升高相關(guān)，而與皮膚癌風(fēng)險(xiǎn)降低相關(guān)，揭示了視網(wǎng)膜色素在視覺發(fā)育與全身性疾病風(fēng)險(xiǎn)之間潛在的遺傳權(quán)衡關(guān)系。

綜上，該研究通過引入深度學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的眼底影像表型量化策略，突破了視網(wǎng)膜色素研究中的表型瓶頸，系統(tǒng)揭示了其遺傳結(jié)構(gòu)、細(xì)胞機(jī)制及演化模式。相關(guān)發(fā)現(xiàn)不僅展示了人工智能方法在大規(guī)模眼科遺傳學(xué)研究中的強(qiáng)大潛力，也為理解近視易感性群體差異、人類視覺適應(yīng)性演化以及色素相關(guān)疾病的遺傳機(jī)制提供了新的研究框架。

溫州醫(yī)科大學(xué)附屬眼視光醫(yī)院學(xué)術(shù)院長蘇建忠教授、溫州醫(yī)科大學(xué)附屬眼視光醫(yī)院瞿佳教授、北京大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院韓西坤教授和澳大利亞QIMR Berghofer醫(yī)學(xué)研究所Stuart MacGregor為本文共同通訊作者。溫醫(yī)大學(xué)附屬眼視光醫(yī)院副研究員袁健、助理研究員姚英豪、博士后李莎莎、博士生張玥為本文共同第一作者。

https://www.science.org/doi/epdf/10.1126/sciadv.adw7768

制版人： 十一

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