In ophthalmology, the quality of fundus images is critical for accurate diagnosis, both in clinical practice and in artificial intelligence (AI)-assisted diagnostics. Despite the broad view provided by ultrawide-field (UWF) imaging, pseudocolor images may conceal critical lesions necessary for precise diagnosis. To address this, we introduce UWF-Net, a sophisticated image enhancement algorithm that takes disease characteristics into consideration. Using the Fudan University Ultra-wide-field Image (FDUWI) dataset, which includes 11 294 Optos pseudocolor and 2 415 Zeiss true-color UWF images, each of which is rigorously annotated, UWF-Net combines global style modeling with feature-level lesion enhancement. Pathological consistency loss is also applied to maintain fundus feature integrity, significantly improving image quality. Quantitative and qualitative evaluations demonstrated that UWF-Net outperforms existing methods such as contrast limited adaptive histogram equalization (CLAHE) and structure and illumination constrained generative adversarial network (StillGAN), delivering superior retinal image quality, higher quality scores, and preserved feature details after enhancement. In disease classification tasks, images enhanced by UWF-Net showed notable improvements when processed with existing classification systems over those enhanced by StillGAN, demonstrating a 4.62% increase in sensitivity (SEN) and a 3.97% increase in accuracy (ACC). In a multicenter clinical setting, UWF-Net-enhanced images were preferred by ophthalmologic technicians and doctors, and yielded a significant reduction in diagnostic time ((13.17 ± 8.40) s for UWF-Net enhanced images vs (19.54 ± 12.40) s for original images) and an increase in diagnostic accuracy (87.71% for UWF-Net enhanced images vs 80.40% for original images). Our research verifies that UWF-Net markedly improves the quality of UWF imaging, facilitating better clinical outcomes and more reliable AI-assisted disease classification. The clinical integration of UWF-Net holds great promise for enhancing diagnostic processes and patient care in ophthalmology.

To improve the understanding of potential pathological mechanisms of macular edema (ME), we try to discover biomarker candidates related to ME caused by diabetic retinopathy (DR) and retinal vein occlusion (RVO) in spectral-domain optical coherence tomography images by means of deep learning (DL). 32 eyes of 26 subjects with non-proliferative DR (NPDR), 77 eyes of 61 subjects with proliferative DR (PDR), 120 eyes of 116 subjects with branch RVO (BRVO), and 17 eyes of 15 subjects with central RVO (CRVO) were collected. A DL model was implemented to guide biomarker candidate discovery. The disorganization of the retinal outer layers (DROL), i.e., the gray value of the retinal tissues between the external limiting membrane (ELM) and retinal pigment epithelium (RPE), the disrupted and obscured rate of the ELM, ellipsoid zone (EZ), and RPE, was measured. In addition, the occurrence, number, volume, and projected area of hyperreflective foci (HRF) were recorded. ELM, EZ, and RPE are more likely to be obscured in RVO group and HRFs are observed more frequently in DR group (all P ≤ 0.001). In conclusion, the features of DROL and HRF can be possible biomarkers related to ME caused by DR and RVO in OCT modality.

The retinal pigment epithelium (RPE) is fundamental to sustaining retinal homeostasis. RPE abnormality leads to visual defects and blindness, including age-related macular degeneration (AMD). Although breakthroughs have been made in the treatment of neovascular AMD, effective intervention for atrophic AMD is largely absent. The inadequate knowledge of RPE pathology is hindered by a lack of patient RPE datasets, especially at the single-cell resolution. In this study, we delved into a large-scale single-cell resource of AMD donors in which RPE cells were occupied in a substantial proportion. Bulk RNA-seq datasets of atrophic AMD were integrated to extract molecular characteristics of RPE in the pathogenesis of atrophic AMD. Both in vivo and in vitro models revealed that carboxypeptidase X, M14 family member 2 (CPXM2) was specifically expressed in the RPE cells of atrophic AMD, which might be induced by oxidative stress and involved in the epithelial-mesenchymal transition (EMT) of RPE cells. Additionally, silencing of CPXM2 inhibited the mesenchymal phenotype of RPE cells in an oxidative stress cell model. Thus, our results demonstrate that CPXM2 plays a crucial role in regulating atrophic AMD and may serve as a potential therapeutic target for atrophic AMD.

Abstract Metabolic studies at the single cell level can directly define the cellular phenotype closest to physiological or disease states. However, the current single cell metabolome (SCM) study using mass spectroscopy has difficulty giving a complete view of the metabolic activity in the cell, and the prediction of the metabolism‐phenotype relationship is limited by the potential inconsistency between transcriptomic and metabolic levels. Here, the single‐cell simultaneous metabolome and transcriptome profiling method (scMeT‐seq) is developed at one single cell, based on sub‐picoliter sampling from the cell for the initial metabolome profiling followed by single cell transcriptome sequencing. This design not only provides sufficient cytoplasm for SCM but also nicely keeps the cellular viability for the accurate transcriptomic analysis in the same cell. Integrative analysis of scMeT‐seq reveals both dynamical and cell state‐specific associations between metabolome and transcriptome in the macrophages with defined metabolic perturbations. Moreover, metabolite signatures are mapped to the single‐cell trajectory and gene correlation network of macrophage transition, which allows the unsupervised functional interpretation of metabolome. Thus, the established scMeT‐seq should lead to a new perspective in metabolic research by transforming metabolomics from a metabolite snapshot to a functional approach.

Abstract Diabetic retinopathy (DR) is a leading cause of irreversible vision loss in working-age populations. FTO is an N 6 -methyladenosine (m 6 A) demethylase that participates in various biological events, while its role in DR remains elusive. Herein, we detected elevated FTO expression in retinal proliferative membranes of DR patients. FTO promoted endothelial cell (EC) cell cycle progression and tip cell formation to facilitate angiogenesis in vitro , in mice and in zebrafish. FTO also regulated EC-pericyte crosstalk to trigger diabetic microvascular leakage, and mediated EC-microglia interactions to induce retinal inflammation and neurodegeneration in vivo and in vitro . Mechanistically, FTO affected EC features via modulating CDK2 mRNA stability in an m 6 A-YTHDF2-dependent manner. FTO up-regulation under diabetic conditions was driven by lactate mediated histone lactylation. FB23-2, an inhibitor to FTO’s m 6 A demethylase activity, suppressed angiogenic phenotypes in vivo and in vitro . Noteworthy, we developed a nanoplatform encapsulating FB23-2 for systemic administration, and confirmed its targeting and therapeutic efficiencies in mice. Collectively, our study demonstrated that FTO coordinates EC biology and retinal homeostasis in DR, providing a promising nanotherapeutic approach for DR.

Background The pathophysiologic mechanisms underlying early-onset myopia remain unclear; in this study, we investigate the pathogenesis by examining the interrelationships between axial length to corneal curvature radius ratio ( AL/CR ) and choroidal blood flow. Methods This cross-sectional study included 202 eyes from myopic children, categorized into 141 eyes with mild myopia, 47 eyes with moderate myopia, and 14 eyes with high myopia. Optical coherence tomography angiography (OCTA) was used to measure choroidal blood flow perfusion within a 6 mm × 6 mm area of the macular region, divided into nine subareas based on ETDRS partitioning: macular fovea, nasal side 1, superior 1, temporal side 1, inferior 1, nasal side 2, superior 2, temporal side 2, and inferior 2. Data on corneal curvature and ocular axial length were collected to calculate the AL/CR , with equivalent spherical lens power, gender, and age gathered for group comparisons, and the correlation between AL/CR and choroidal blood flow perfusion volume was analyzed. Results AL/CR was significantly negatively correlated with choroidal blood flow perfusion ( P<0.001 ). Linear regression and mediation analyses indicated that for each unit increase in choroidal blood perfusion volume in nasal region 1, AL/CR decreased by an average of 0.421 units. This relationship is mediated by several factors, with axial length serving as a key mediator. Conclusion AL/CR correlates with choroidal blood flow perfusion, indicating a link between refractive biological parameters and ocular blood circulation. Myopia is an ischemic eye condition that warrants attention to fundus microcirculation changes in myopic children.