Myopia (short-sightedness), usually caused by excessive elongation of the eye during development, has reached epidemic proportions worldwide. In animal systems including the chicken model, several treatments have been shown to inhibit ocular elongation and experimental myopia. Although diverse in their apparent mechanism of action, each one leads to a reduction in the rate of ocular growth. We hypothesize that a defined set of retinal molecular changes may underlie growth inhibition, irrespective of the treatment agent used. Accordingly, across five well-established but diverse methods of inhibiting myopia, significant overlap is seen in the retinal transcriptome profile (transcript levels and alternative splicing events) in chicks when analyzed by RNA-seq. Within the two major pathway networks enriched during growth inhibition, that of cell signaling and circadian entrainment, transcription factors form the largest functional grouping. Importantly, a large percentage of those genes forming the defined retinal response are downstream targets of the transcription factor EGR1 which itself shows a universal response to all five growth-inhibitory treatments. This supports EGR1's previously implicated role in ocular growth regulation. Finally, by contrasting our data with human linkage and GWAS studies on refractive error, we confirm the applicability of our study to the human condition. Together, these findings suggest that a universal set of transcriptome changes, which sit within a well-defined retinal network that cannot be bypassed, is fundamental to growth regulation, thus paving a way for designing novel targets for myopia therapies.

中文翻译：

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基于转录组的对控制近视预防的基因网络的见解

近视（近视）通常是由眼睛在发育过程中过度伸长引起的，在世界范围内已达到流行程度。在包括鸡模型在内的动物系统中，几种治疗方法已被证明可以抑制眼球伸长和实验性近视。尽管其明显的作用机制各不相同，但每一种都会导致眼部生长速度降低。我们假设一组定义的视网膜分子变化可能是生长抑制的基础，无论使用何种治疗剂。因此，在抑制近视的五种成熟但不同的方法中，当通过 RNA-seq 分析时，在小鸡的视网膜转录组谱（转录水平和选择性剪接事件）中可以看到显着的重叠。在生长抑制期间富集的两个主要通路网络中，在细胞信号和昼夜节律夹带中，转录因子形成最大的功能组。重要的是，形成明确视网膜反应的基因中有很大一部分是转录因子 EGR1 的下游靶标，EGR1 本身对所有五种生长抑制治疗都表现出普遍反应。这支持 EGR1 先前在眼部生长调节中的作用。最后，通过将我们的数据与人类关联和 GWAS 屈光不正研究进行对比，我们确认了我们的研究对人类状况的适用性。总之，这些发现表明，一组普遍的转录组变化，位于无法绕过的明确定义的视网膜网络中，是生长调节的基础，从而为设计近视治疗的新目标铺平了道路。转录因子形成最大的功能组。重要的是，形成明确视网膜反应的基因中有很大一部分是转录因子 EGR1 的下游靶标，EGR1 本身对所有五种生长抑制治疗都表现出普遍反应。这支持 EGR1 先前在眼部生长调节中的作用。最后，通过将我们的数据与人类关联和 GWAS 屈光不正研究进行对比，我们确认了我们的研究对人类状况的适用性。总之，这些发现表明，一组普遍的转录组变化，位于无法绕过的明确定义的视网膜网络中，是生长调节的基础，从而为设计近视治疗的新目标铺平了道路。转录因子形成最大的功能组。重要的是，形成明确视网膜反应的基因中有很大一部分是转录因子 EGR1 的下游靶标，EGR1 本身对所有五种生长抑制治疗都表现出普遍反应。这支持 EGR1 先前在眼部生长调节中的作用。最后，通过将我们的数据与人类关联和 GWAS 屈光不正研究进行对比，我们确认了我们的研究对人类状况的适用性。总之，这些发现表明，一组普遍的转录组变化，位于无法绕过的明确定义的视网膜网络中，是生长调节的基础，从而为设计近视治疗的新目标铺平了道路。形成定义的视网膜反应的基因中有很大一部分是转录因子 EGR1 的下游靶标，EGR1 本身对所有五种生长抑制治疗都表现出普遍反应。这支持 EGR1 先前在眼部生长调节中的作用。最后，通过将我们的数据与人类关联和 GWAS 屈光不正研究进行对比，我们确认了我们的研究对人类状况的适用性。总之，这些发现表明，一组普遍的转录组变化，位于无法绕过的明确定义的视网膜网络中，是生长调节的基础，从而为设计近视治疗的新目标铺平了道路。形成定义的视网膜反应的基因中有很大一部分是转录因子 EGR1 的下游靶标，EGR1 本身对所有五种生长抑制治疗都表现出普遍反应。这支持 EGR1 先前在眼部生长调节中的作用。最后，通过将我们的数据与人类关联和 GWAS 屈光不正研究进行对比，我们确认了我们的研究对人类状况的适用性。总之，这些发现表明，一组普遍的转录组变化，位于无法绕过的明确定义的视网膜网络中，是生长调节的基础，从而为设计近视治疗的新目标铺平了道路。